Rename autoloadbalance.php3 to autoloadbalance.html and redirect accesses
[lartc.git] / lartc.db
blob89cdfddd3bcbb0f6f81969172c6df036f0896052
1 <!DOCTYPE book PUBLIC "-//OASIS//DTD DocBook V4.1//EN">
2 <!-- $Id$ -->
3 <Book id="lartc">
4 <?dbhtml banner-text="Made possible by PowerDNS">
5 <?dbhtml banner-href="http://www.powerdns.com">
7   <bookinfo>
8     <Title>Linux Advanced Routing &amp; Traffic Control HOWTO</Title>
9     <authorgroup>
10       <author>
11         <FirstName>Bert</FirstName><Surname>Hubert</Surname>
12         <affiliation>
13           <orgname>Netherlabs BV</orgname>
14           <address><email>bert.hubert@netherlabs.nl</email></address>
15         </affiliation>
16       </author>
18       <collab>
19         <collabname>Thomas Graf (Section Author)</collabname>
20         <affiliation>
21           <address><email>tgraf%suug.ch</email></address>
22         </affiliation>
23      </collab>
25       
26       <collab>
27         <collabname>Gregory Maxwell (Section Author)</collabname>
28       </collab>
30       
31       <collab>
32         <collabname>Remco van Mook (Section Author)</collabname>
33         <affiliation>
34           <address><email>remco@virtu.nl</email></address>
35         </affiliation>
36      </collab>
37   
38      <collab>
39        <collabname>Martijn van Oosterhout (Section Author)</collabname>
40         <affiliation>
41           <address><email>kleptog@cupid.suninternet.com</email></address>
42         </affiliation>
43      </collab>
44   
45      <collab>
46        <collabname>Paul B Schroeder (Section Author)</collabname>
47         <affiliation>
48           <address><email>paulsch@us.ibm.com</email></address>
49         </affiliation>
50      </collab>
51   
52      <collab>
53        <collabname>Jasper Spaans (Section Author)</collabname>
54         <affiliation>
55           <address><email>jasper@spaans.ds9a.nl</email></address>
56         </affiliation>
57      </collab>
58      <collab>
59        <collabname>Pedro Larroy (Section Author)</collabname>
60         <affiliation>
61           <address><email>piotr%member.fsf.org</email></address>
62         </affiliation>
63      </collab>
65   </authorgroup>
66   
67    <revhistory>
68      <revision>
69        <revnumber role="rcs">$Revision$</revnumber>
70        <date role="rcs">$Date$</date>
71        <revremark>DocBook Edition</revremark>
72      </revision>
73    </revhistory>
74                                    
75    <Abstract>
76      <Para>A very hands-on approach to <application>iproute2</application>,
77      traffic shaping and a bit of <application>netfilter</application>.
78      </para>
79    </Abstract>
80   
81 </bookinfo>
82 <toc></toc>
83 <chapter id="lartc.dedication">
84     <Title>Dedication</Title>
86     <Para>
87       This document is dedicated to lots of people, and is my attempt to do
88       something back. To list but a few:
89     </Para>
91     <Para>
93       <ItemizedList>
94         <ListItem>
95           <Para>
96             Rusty Russell
97           </Para>
98         </ListItem>
99         <ListItem>
101           <Para>
102             Alexey N. Kuznetsov
103           </Para>
104         </ListItem>
105         <ListItem>
106           
107           <Para>
108             The good folks from Google
109           </Para>
110         </ListItem>
111         <ListItem>
112           
113           <Para>
114             The staff of Casema Internet
115           </Para>
116         </ListItem>
118       </ItemizedList>
119         
120     </Para>
122   </chapter>
124   <chapter id="lartc.intro">
125     <Title>Introduction</Title>
127 <Para>
128 Welcome, gentle reader.
129 </Para>
131 <Para>
132       This document hopes to enlighten you on how to do more with Linux 2.2/2.4
133       routing. Unbeknownst to most users, you already run tools which allow you to
134       do spectacular things. Commands like <command>route</command> and 
135       <command>ifconfig</command> are actually
136       very thin wrappers for the very powerful iproute2 infrastructure.
137 </Para>
139     <Para>
140       I hope that this HOWTO will become as readable as the ones by Rusty Russell
141       of (amongst other things) netfilter fame.
142     </Para>
144     <Para>
145       You can always reach us by writing to the <ULink
146         URL="mailto:HOWTO@ds9a.nl"
147         >HOWTO team</ULink
148         >. However, please consider posting to the mailing
149       list (see the relevant section) if you have questions which are not directly
150       related to this HOWTO. We are no free helpdesk, but we often will answer questions
151       asked on the list.
152 </Para>
154 <Para>
155 Before losing your way in this HOWTO, if all you want to do is simple
156 traffic shaping, skip everything and head to the <citetitle><xref linkend="lartc.other"></citetitle> chapter, and read about CBQ.init.
157 </Para>
159 <Sect1 id="lartc.intro.disclaimer">
160 <Title>Disclaimer &amp; License</Title>
162 <Para>
163 This document is distributed in the hope that it will be useful,
164 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
165 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
166 </Para>
168 <Para>
169 In short, if your STM-64 backbone breaks down and distributes pornography to
170 your most esteemed customers - it's never our fault. Sorry.
171 </Para>
173 <Para>
174 Copyright (c) 2002 by bert hubert, Gregory Maxwell, Martijn van
175 Oosterhout, Remco van Mook, Paul B. Schroeder and others. This material may
176 be distributed only subject to the terms and conditions set forth in the
177 Open Publication License, v1.0 or later (the latest version is presently
178 available at http://www.opencontent.org/openpub/).
179 </Para>
181 <Para>
182 Please freely copy and distribute (sell or give away) this document in any
183 format. It's requested that corrections and/or comments be forwarded to the
184 document maintainer. 
185 </Para>
187 <Para>
188 It is also requested that if you publish this HOWTO in hardcopy that you
189 send the authors some samples for <quote>review purposes</quote> :-) 
190 </Para>
192 </Sect1>
194 <Sect1 id="lartc.intro.prior">
195   <Title>Prior knowledge</Title>
197 <Para>
198 As the title implies, this is the <quote>Advanced</quote> HOWTO.
199 While by no means rocket science, some prior knowledge is assumed. 
200 </Para>
202 <Para>
203 Here are some other references which might help teach you more:
204 <VariableList>
205 <VarListEntry>
206   <Term>
207     <ULink URL="http://netfilter.samba.org/unreliable-guides/networking-concepts-HOWTO/index.html">
208       Rusty Russell's networking-concepts-HOWTO</ULink>
209   </Term>
210   <ListItem>
211     <Para>Very nice introduction, explaining what a network is, and how it is
212     connected to other networks.
213     </Para>
214   </ListItem>
215 </VarListEntry>
216 <VarListEntry>
217   <Term>Linux Networking-HOWTO (Previously the Net-3 HOWTO)</Term>
218   <ListItem>
219     <Para>Great stuff, although very verbose. It teaches you a lot of stuff 
220     that's already configured if you are able to connect to the Internet. 
221     Should be located in <filename>/usr/doc/HOWTO/NET3-4-HOWTO.txt</filename>
222  but can be also be found 
223     <ULink URL="http://www.linuxports.com/howto/networking">online</ULink>.
224     </Para>
225   </ListItem>
226 </VarListEntry>
227 </VariableList>
228 </Para>
230 </Sect1>
232 <Sect1 id="lartc.intro.linux">
233   <Title>What Linux can do for you</Title>
235 <Para>
236 A small list of things that are possible:
237 </Para>
239 <ItemizedList>
240 <ListItem>
241   <Para>Throttle bandwidth for certain computers
242   </Para>
243 </ListItem>
244 <ListItem>
245   <Para>Throttle bandwidth TO certain computers
246   </Para>
247 </ListItem>
248 <ListItem>
249   <Para>Help you to fairly share your bandwidth
250   </Para>
251 </ListItem>
252 <ListItem>
253   <Para>Protect your network from DoS attacks
254   </Para>
255 </ListItem>
256 <ListItem>
257   <Para>Protect the Internet from your customers
258   </Para>
259 </ListItem>
260 <ListItem>
261   <Para>Multiplex several servers as one, for load balancing or
262   enhanced availability
263   </Para>
264 </ListItem>
265 <ListItem>
266   <Para>Restrict access to your computers
267   </Para>
268 </ListItem>
269 <ListItem>
270   <Para>Limit access of your users to other hosts
271   </Para>
272 </ListItem>
273 <ListItem>
274   <Para>Do routing based on user id (yes!), MAC address, source IP
275   address, port, type of service, time of day or content
276   </Para>
277 </ListItem>
278 </ItemizedList>
280 <Para>
281 Currently, not many people are using these advanced features. This is for
282 several reasons. While the provided documentation is verbose, it is not very
283 hands-on. Traffic control is almost undocumented.
284 </Para>
286 </Sect1>
288 <Sect1 id="lartc.intro.houskeeping">
289   <Title>Housekeeping notes</Title>
291 <Para>
292 There are several things which should be noted about this document. While I
293 wrote most of it, I really don't want it to stay that way. I am a strong
294 believer in Open Source, so I encourage you to send feedback, updates,
295 patches etcetera. Do not hesitate to inform me of typos or plain old errors.
296 If my English sounds somewhat wooden, please realize that I'm not a native
297 speaker. Feel free to send suggestions.
298 </Para>
300 <Para>
301 If you feel you are better qualified to maintain a section, or think that
302 you can author and maintain new sections, you are welcome to do so. The SGML
303 of this HOWTO is available via CVS, I very much envision more people
304 working on it.
305 </Para>
307 <Para>
308 In aid of this, you will find lots of FIXME notices. Patches are always
309 welcome! Wherever you find a FIXME, you should know that you are treading in
310 unknown territory. This is not to say that there are no errors elsewhere,
311 but be extra careful. If you have validated something, please let us know so
312 we can remove the FIXME notice.
313 </Para>
315 <Para>
316 About this HOWTO, I will take some liberties along the road. For example, I
317 postulate a 10Mbit Internet connection, while I know full well that those
318 are not very common.
319 </Para>
321 </Sect1>
323 <Sect1 id="lartc.intro.cvs">
324   <Title>Access, CVS &amp; submitting updates</Title>
326 <Para>
327 The canonical location for the HOWTO is 
328 <ULink URL="http://www.ds9a.nl/lartc">here</ULink>.
329 </Para>
331 <Para>
332 We now have anonymous CVS access available to the world at large. This is
333 good in a number of ways. You can easily upgrade to newer versions of this
334 HOWTO and submitting patches is no work at all.
335 </Para>
337 <Para>
338 Furthermore, it allows the authors to work on the source independently,
339 which is good too.
340 </Para>
342 <Screen width="80">
343 $ export CVSROOT=:pserver:anon@outpost.ds9a.nl:/var/cvsroot
344 $ cvs login
345 CVS password: [enter 'cvs' (without 's)]
346 $ cvs co 2.4routing
347 cvs server: Updating 2.4routing
348 U 2.4routing/lartc.db
349 </Screen>
351 <Para>
352 If you made changes and want to contribute them, run <userinput>
353 cvs -z3 diff -uBb</userinput>,
354 and mail the output to <email>howto@ds9a.nl</email>, we
355 can then integrate it easily. Thanks! Please make sure that you edit the
356 .db file, by the way, the other files are generated from that one. 
357 </Para>
359 <Para>
360 A Makefile is supplied which should help you create postscript, dvi, pdf,
361 html and plain text. You may need to install 
362 <application>docbook</application>, <application>docbook-utils</application>,
363 <application>ghostscript</application> and <application>tetex</application> 
364 to get all formats.
365 </Para>
367 <para>
368 Be careful not to edit 2.4routing.sgml! It contains an older version of the
369 HOWTO. The right file is lartc.db.
370 </para>
371 </Sect1>
373 <Sect1 id="lartc.intro.mlist">
374   <Title>Mailing list</Title>
376 <Para>
377 The authors receive an increasing amount of mail about this HOWTO. Because
378 of the clear interest of the community, it has been decided to start a
379 mailinglist where people can talk to each other about Advanced Routing and
380 Traffic Control. You can subscribe to the list
381 <ULink URL="http://mailman.ds9a.nl/mailman/listinfo/lartc">here</ULink>.
382 </Para>
384 <Para>
385 It should be pointed out that the authors are very hesitant of answering
386 questions not asked on the list. We would like the archive of the list to
387 become some kind of knowledge base. If you have a question, please search
388 the archive, and then post to the mailinglist.
389 </Para>
391 </Sect1>
393 <Sect1 id="lartc.intro.layout">
394   <Title>Layout of this document</Title>
396 <Para>
397 We will be doing interesting stuff almost immediately, which also means that
398 there will initially be parts that are explained incompletely or are not
399 perfect. Please gloss over these parts and assume that all will become clear.
400 </Para>
402 <Para>
403 Routing and filtering are two distinct things. Filtering is documented very
404 well by Rusty's HOWTOs, available here:
405 </Para>
407 <ItemizedList>
408 <ListItem>
409   <Para><ULink URL="http://netfilter.samba.org/unreliable-guides/">
410     Rusty's Remarkably Unreliable Guides</ULink>
411   </Para>
412 </ListItem>
413 </ItemizedList>
415 <Para>We will be focusing mostly on what is possible by combining netfilter
416 and iproute2.
417 </Para>
419 </Sect1>
421 </chapter>
423 <chapter id="lartc.iproute2">
424   <Title>Introduction to iproute2</Title>
426 <Sect1 id="lartc.iproute2.why">
427   <Title>Why iproute2?</Title>
429 <Para>
430 Most Linux distributions, and most UNIX's, currently use the 
431 venerable <command>arp</command>, <command>ifconfig</command> and 
432 <command>route</command> commands.
433 While these tools work, they show some unexpected behaviour under Linux 2.2 
434 and up.
435 For example, GRE tunnels are an integral part of routing these days, but 
436 require completely different tools.
437 </Para>
439 <Para>
440 With <application>iproute2</application>, tunnels are an integral part of 
441 the tool set.
442 </Para>
444 <Para>
445 The 2.2 and above Linux kernels include a completely redesigned network
446 subsystem. This new networking code brings Linux performance and a feature
447 set with little competition in the general OS arena. In fact, the new
448 routing, filtering, and classifying code is more featureful than the one
449 provided by many dedicated routers and firewalls and traffic shaping
450 products.
451 </Para>
453 <Para>
454 As new networking concepts have been invented, people have found ways to
455 plaster them on top of the existing framework in existing OSes. This
456 constant layering of cruft has lead to networking code that is filled with
457 strange behaviour, much like most human languages. In the past, Linux
458 emulated SunOS's handling of many of these things, which was not ideal.  
459 </Para>
461 <Para>
462 This new framework makes it possible to clearly express features
463 previously beyond Linux's reach.
464 </Para>
466 </Sect1>
468 <Sect1 id="lartc.iproute2.tour">
469   <Title>iproute2 tour</Title>
471 <Para>
472 Linux has a sophisticated system for bandwidth provisioning called Traffic
473 Control. This system supports various method for classifying, prioritizing,
474 sharing, and limiting both inbound and outbound traffic.
475 </Para>
477 <Para>
478 We'll start off with a tiny tour of iproute2 possibilities.
479 </Para>
481 </Sect1>
483 <Sect1 id="lartc.iproute2.package">
484   <Title>Prerequisites</Title>
486 <Para>
487 You should make sure that you have the userland tools installed. This
488 package is called 'iproute' on both RedHat and Debian, and may otherwise be
489 found at <filename>ftp://ftp.inr.ac.ru/ip-routing/iproute2-2.2.4-now-ss??????.tar.gz"</filename>. 
490 </Para>
492 <Para>
493 You can also try 
494 <ULink URL="ftp://ftp.inr.ac.ru/ip-routing/iproute2-current.tar.gz">here</ULink> 
495 for the latest version.
496 </Para>
498 <Para>
499 Some parts of iproute require you to have certain kernel options enabled. It
500 should also be noted that all releases of RedHat up to and including 6.2
501 come without most of the traffic control features in the default kernel. 
502 </Para>
504 <Para>
505 RedHat 7.2 has everything in by default.
506 </Para>
508 <Para>
509 Also make sure that you have netlink support, should you choose to roll your
510 own kernel. Iproute2 needs it.
511 </Para>
513 </Sect1>
515 <Sect1 id="lartc.iproute2.explore">
516   <Title>Exploring your current configuration</Title>
518 <Para>
519 This may come as a surprise, but iproute2 is already configured! The current
520 commands <command>ifconfig</command> and <command>route</command> are already using the advanced
521 syscalls, but mostly with very default (ie. boring) settings.
522 </Para>
524 <Para>
525 The <command>ip</command> tool is central, and we'll ask it to display our interfaces
526 for us.
527 </Para>
529 <Sect2>
530 <Title><command>ip</command> shows us our links</Title>
532 <Screen width="80">
533 [ahu@home ahu]$ ip link list
534 1: lo: &#60;LOOPBACK,UP&#62; mtu 3924 qdisc noqueue 
535     link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
536 2: dummy: &#60;BROADCAST,NOARP&#62; mtu 1500 qdisc noop 
537     link/ether 00:00:00:00:00:00 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
538 3: eth0: &#60;BROADCAST,MULTICAST,PROMISC,UP&#62; mtu 1400 qdisc pfifo_fast qlen 100
539     link/ether 48:54:e8:2a:47:16 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
540 4: eth1: &#60;BROADCAST,MULTICAST,PROMISC,UP&#62; mtu 1500 qdisc pfifo_fast qlen 100
541     link/ether 00:e0:4c:39:24:78 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
542 3764: ppp0: &#60;POINTOPOINT,MULTICAST,NOARP,UP&#62; mtu 1492 qdisc pfifo_fast qlen 10
543     link/ppp 
545 </Screen>
547 <Para>
548 Your mileage may vary, but this is what it shows on my NAT router at
549 home. I'll only explain part of the output as not everything is directly
550 relevant.
551 </Para>
553 <Para>
554 We first see the loopback interface. While your computer may function
555 somewhat without one, I'd advise against it. The MTU size (Maximum Transfer
556 Unit) is 3924 octets, and it is not supposed to queue. Which makes sense
557 because the loopback interface is a figment of your kernel's imagination.
558 </Para>
560 <Para>
561 I'll skip the dummy interface for now, and it may not be present on your
562 computer. Then there are my two physical network interfaces, one at the side
563 of my cable modem, the other one serves my home ethernet segment.
564 Furthermore, we see a ppp0 interface.
565 </Para>
567 <Para>
568 Note the absence of IP addresses. iproute disconnects the concept of 'links'
569 and 'IP addresses'. With IP aliasing, the concept of 'the' IP address had
570 become quite irrelevant anyhow. 
571 </Para>
573 <Para>
574 It does show us the MAC addresses though, the hardware identifier of our
575 ethernet interfaces.
576 </Para>
578 </Sect2>
580 <Sect2>
581   <Title><command>ip</command> shows us our IP addresses</Title>
583 <Screen width="80">
584 [ahu@home ahu]$ ip address show        
585 1: lo: &#60;LOOPBACK,UP&#62; mtu 3924 qdisc noqueue 
586     link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
587     inet 127.0.0.1/8 brd 127.255.255.255 scope host lo
588 2: dummy: &#60;BROADCAST,NOARP&#62; mtu 1500 qdisc noop 
589     link/ether 00:00:00:00:00:00 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
590 3: eth0: &#60;BROADCAST,MULTICAST,PROMISC,UP&#62; mtu 1400 qdisc pfifo_fast qlen 100
591     link/ether 48:54:e8:2a:47:16 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
592     inet 10.0.0.1/8 brd 10.255.255.255 scope global eth0
593 4: eth1: &#60;BROADCAST,MULTICAST,PROMISC,UP&#62; mtu 1500 qdisc pfifo_fast qlen 100
594     link/ether 00:e0:4c:39:24:78 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
595 3764: ppp0: &#60;POINTOPOINT,MULTICAST,NOARP,UP&#62; mtu 1492 qdisc pfifo_fast qlen 10
596     link/ppp 
597     inet 212.64.94.251 peer 212.64.94.1/32 scope global ppp0
598 </Screen>
600 <Para>
601 This contains more information. It shows all our addresses, and to which
602 cards they belong. 'inet' stands for Internet (IPv4). There are lots of other
603 address families, but these don't concern us right now.
604 </Para>
606 <Para>
607 Let's examine eth0 somewhat closer. It says that it is related to the inet
608 address '10.0.0.1/8'. What does this mean? The /8 stands for the number of
609 bits that are in the Network Address. There are 32 bits, so we have 24 bits
610 left that are part of our network. The first 8 bits of 10.0.0.1 correspond
611 to 10.0.0.0, our Network Address, and our netmask is 255.0.0.0.
612 </Para>
614 <Para>
615 The other bits are connected to this interface, so 10.250.3.13 is directly
616 available on eth0, as is 10.0.0.1 for example. 
617 </Para>
619 <Para>
620 With ppp0, the same concept goes, though the numbers are different. Its
621 address is 212.64.94.251, without a subnet mask. This means that we have a
622 point-to-point connection and that every address, with the exception of
623 212.64.94.251, is remote. There is more information, however. It tells us
624 that on the other side of the link there is, yet again, only one address,
625 212.64.94.1. The /32 tells us that there are no 'network bits'.
626 </Para>
628 <Para>
629 It is absolutely vital that you grasp these concepts. Refer to the
630 documentation mentioned at the beginning of this HOWTO if you have trouble.
631 </Para>
633 <Para>
634 You may also note 'qdisc', which stands for Queueing Discipline. This will
635 become vital later on. 
636 </Para>
638 </Sect2>
640 <Sect2>
641   <Title><command>ip</command> shows us our routes</Title>
643 <Para>
644 Well, we now know how to find 10.x.y.z addresses, and we are able to reach
645 212.64.94.1. This is not enough however, so we need instructions on how to
646 reach the world. The Internet is available via our ppp connection, and it
647 appears that 212.64.94.1 is willing to spread our packets around the
648 world, and deliver results back to us.
649 </Para>
651 <Screen width="80">
652 [ahu@home ahu]$ ip route show
653 212.64.94.1 dev ppp0  proto kernel  scope link  src 212.64.94.251 
654 10.0.0.0/8 dev eth0  proto kernel  scope link  src 10.0.0.1 
655 127.0.0.0/8 dev lo  scope link 
656 default via 212.64.94.1 dev ppp0 
657 </Screen>
659 <Para>
660 This is pretty much self explanatory. The first 3 lines of output explicitly
661 state what was already implied by <command>ip address show</command>, the last line
662 tells us that the rest of the world can be found via 212.64.94.1, our
663 default gateway. We can see that it is a gateway because of the word
664 via, which tells us that we need to send packets to 212.64.94.1, and that it
665 will take care of things.
666 </Para>
668 <Para>
669 For reference, this is what the old <command>route</command> utility shows us:
670 </Para>
672 <Screen width="80">
673 [ahu@home ahu]$ route -n
674 Kernel IP routing table
675 Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use
676 Iface
677 212.64.94.1     0.0.0.0         255.255.255.255 UH    0      0        0 ppp0
678 10.0.0.0        0.0.0.0         255.0.0.0       U     0      0        0 eth0
679 127.0.0.0       0.0.0.0         255.0.0.0       U     0      0        0 lo
680 0.0.0.0         212.64.94.1     0.0.0.0         UG    0      0        0 ppp0
681 </Screen>
683 </Sect2>
685 </Sect1>
687 <Sect1 id="lartc.iproute2.arp">
688   <Title>ARP</Title>
690 <Para>
691 ARP is the Address Resolution Protocol as described in
692 <ULink URL="http://www.faqs.org/rfcs/rfc826.html">RFC 826</ULink>.
693 ARP is used by a networked machine to resolve the hardware location/address of
694 another machine on the same
695 local network.  Machines on the Internet are generally known by their names
696 which resolve to IP
697 addresses.  This is how a machine on the foo.com network is able to communicate
698 with another machine which is on the bar.net network.  An IP address, though,
699 cannot tell you the physical location of a machine.  This is where ARP comes
700 into the picture.
701 </Para>
703 <Para>
704 Let's take a very simple example.  Suppose I have a network composed of several
705 machines.  Two of the machines which are currently on my network are foo
706 with an IP address of 10.0.0.1 and bar with an IP address of 10.0.0.2.
707 Now foo wants to ping bar to see that he is alive, but alas, foo has no idea
708 where bar is.  So when foo decides to ping bar he will need to send
709 out an ARP request.
710 This ARP request is akin to foo shouting out on the network "Bar (10.0.0.2)!
711 Where are you?"  As a result of this every machine on the network will hear
712 foo shouting, but only bar (10.0.0.2) will respond.  Bar will then send an
713 ARP reply directly back to foo which is akin
714 bar saying,
715 "Foo (10.0.0.1) I am here at 00:60:94:E9:08:12."  After this simple transaction
716 that's used to locate his friend on the network, foo is able to communicate
717 with bar until he (his arp cache) forgets where bar is (typically after
718 15 minutes on Unix).
719 </Para>
721 <Para>
722 Now let's see how this works.
723 You can view your machines current arp/neighbor cache/table like so:
724 </Para>
726 <Screen width="80">
727 [root@espa041 /home/src/iputils]# ip neigh show
728 9.3.76.42 dev eth0 lladdr 00:60:08:3f:e9:f9 nud reachable
729 9.3.76.1 dev eth0 lladdr 00:06:29:21:73:c8 nud reachable
730 </Screen>
732 <Para>
733 As you can see my machine espa041 (9.3.76.41) knows where to find espa042 
734 (9.3.76.42) and
735 espagate (9.3.76.1).  Now let's add another machine to the arp cache.
736 </Para>
738 <Screen width="80">
739 [root@espa041 /home/paulsch/.gnome-desktop]# ping -c 1 espa043
740 PING espa043.austin.ibm.com (9.3.76.43) from 9.3.76.41 : 56(84) bytes of data.
741 64 bytes from 9.3.76.43: icmp_seq=0 ttl=255 time=0.9 ms
743 --- espa043.austin.ibm.com ping statistics ---
744 1 packets transmitted, 1 packets received, 0% packet loss
745 round-trip min/avg/max = 0.9/0.9/0.9 ms
747 [root@espa041 /home/src/iputils]# ip neigh show
748 9.3.76.43 dev eth0 lladdr 00:06:29:21:80:20 nud reachable
749 9.3.76.42 dev eth0 lladdr 00:60:08:3f:e9:f9 nud reachable
750 9.3.76.1 dev eth0 lladdr 00:06:29:21:73:c8 nud reachable
751 </Screen>
753 <Para>
754 As a result of espa041 trying to contact espa043, espa043's hardware
755 address/location has now been added to the arp/neighbor cache.
756 So until the entry for
757 espa043 times out (as a result of no communication between the two) espa041
758 knows where to find espa043 and has no need to send an ARP request.
759 </Para>
761 <Para>
762 Now let's delete espa043 from our arp cache:
763 </Para>
765 <Screen width="80">
766 [root@espa041 /home/src/iputils]# ip neigh delete 9.3.76.43 dev eth0
767 [root@espa041 /home/src/iputils]# ip neigh show
768 9.3.76.43 dev eth0  nud failed
769 9.3.76.42 dev eth0 lladdr 00:60:08:3f:e9:f9 nud reachable
770 9.3.76.1 dev eth0 lladdr 00:06:29:21:73:c8 nud stale
771 </Screen>
773 <Para>
774 Now espa041 has again forgotten where to find espa043 and will need to send
775 another ARP request the next time he needs to communicate with espa043.
776 You can also see from the above output that espagate (9.3.76.1) has been
777 changed to the "stale" state.  This means that the location shown is still
778 valid, but it will have to be confirmed at the first transaction to that
779 machine.
780 </Para>
782 </Sect1>
784 </chapter>
786 <chapter id="lartc.rpdb">
787   <Title>Rules - routing policy database</Title>
789 <Para>
790 If you have a large router, you may well cater for the needs of different
791 people, who should be served differently. The routing policy database allows
792 you to do this by having multiple sets of routing tables. 
793 </Para>
795 <Para>
796 If you want to use this feature, make sure that your kernel is compiled with
797 the "IP: advanced router" and "IP: policy routing" features.
798 </Para>
800 <Para>
801 When the kernel needs to make a routing decision, it finds out which table
802 needs to be consulted. By default, there are three tables. The old 'route'
803 tool modifies the main and local tables, as does the ip tool (by default).
804 </Para>
806 <Para>The default rules:
807 </Para>
809 <Screen width="80">
810 [ahu@home ahu]$ ip rule list
811 0:      from all lookup local 
812 32766:  from all lookup main 
813 32767:  from all lookup default
814 </Screen>
816 <Para>
817 This lists the priority of all rules. We see that all rules apply to all
818 packets ('from all'). We've seen the 'main' table before, it is output by
819 <userinput>ip route ls</userinput>, but the 'local' and 'default' table are new.
820 </Para>
822 <Para>
823 If we want to do fancy things, we generate rules which point to different
824 tables which allow us to override system wide routing rules.
825 </Para>
827 <Para>
828 For the exact semantics on what the kernel does when there are more matching
829 rules, see Alexey's ip-cref documentation. 
830 </Para>
832 <Sect1 id="lartc.rpdb.simple">
833   <Title>Simple source policy routing</Title>
835 <Para>
836 Let's take a real example once again, I have 2 (actually 3, about time I
837 returned them) cable modems, connected to a Linux NAT ('masquerading')
838 router. People living here pay me to use the Internet. Suppose one of my
839 house mates only visits hotmail and wants to pay less. This is fine with me,
840 but they'll end up using the low-end cable modem.
841 </Para>
843 <Para>
844 The 'fast' cable modem is known as 212.64.94.251 and is a PPP link to
845 212.64.94.1. The 'slow' cable modem is known by various ip addresses,
846 212.64.78.148 in this example and is a link to 195.96.98.253.
847 </Para>
849 <Para>The local table:
850 </Para>
852 <Screen width="80">
853 [ahu@home ahu]$ ip route list table local
854 broadcast 127.255.255.255 dev lo  proto kernel  scope link  src 127.0.0.1 
855 local 10.0.0.1 dev eth0  proto kernel  scope host  src 10.0.0.1 
856 broadcast 10.0.0.0 dev eth0  proto kernel  scope link  src 10.0.0.1 
857 local 212.64.94.251 dev ppp0  proto kernel  scope host  src 212.64.94.251 
858 broadcast 10.255.255.255 dev eth0  proto kernel  scope link  src 10.0.0.1 
859 broadcast 127.0.0.0 dev lo  proto kernel  scope link  src 127.0.0.1 
860 local 212.64.78.148 dev ppp2  proto kernel  scope host  src 212.64.78.148 
861 local 127.0.0.1 dev lo  proto kernel  scope host  src 127.0.0.1 
862 local 127.0.0.0/8 dev lo  proto kernel  scope host  src 127.0.0.1 
863 </Screen>
865 <Para>
866 Lots of obvious things, but things that need to be specified somewhere.
867 Well, here they are. The default table is empty.
868 </Para>
870 <Para>Let's view the 'main' table:
871 </Para>
873 <Screen width="80">
874 [ahu@home ahu]$ ip route list table main 
875 195.96.98.253 dev ppp2  proto kernel  scope link  src 212.64.78.148 
876 212.64.94.1 dev ppp0  proto kernel  scope link  src 212.64.94.251 
877 10.0.0.0/8 dev eth0  proto kernel  scope link  src 10.0.0.1 
878 127.0.0.0/8 dev lo  scope link 
879 default via 212.64.94.1 dev ppp0 
880 </Screen>
882 <Para>
883 We now generate a new rule which we call 'John', for our hypothetical
884 house mate. Although we can work with pure numbers, it's far easier if we add
885 our tables to /etc/iproute2/rt_tables.
886 </Para>
888 <Screen width="80">
889 # echo 200 John &#62;&#62; /etc/iproute2/rt_tables
890 # ip rule add from 10.0.0.10 table John
891 # ip rule ls
892 0:      from all lookup local 
893 32765:  from 10.0.0.10 lookup John
894 32766:  from all lookup main 
895 32767:  from all lookup default
896 </Screen>
898 <Para>
899 Now all that is left is to generate John's table, and flush the route cache:
900 </Para>
902 <Screen width="80">
903 # ip route add default via 195.96.98.253 dev ppp2 table John
904 # ip route flush cache
905 </Screen>
907 <Para>
908 And we are done. It is left as an exercise for the reader to implement this
909 in ip-up.
910 </Para>
912 </Sect1>
914 <sect1 id="lartc.rpdb.multiple-links">
915   <title>Routing for multiple uplinks/providers</title>
916 <para>
917 A common configuration is the following, in which there are two providers
918 that connect a local network (or even a single machine) to the big Internet.
920 <screen>
921                                                                  ________
922                                           +------------+        /
923                                           |            |       |
924                             +-------------+ Provider 1 +-------
925         __                  |             |            |     /
926     ___/  \_         +------+-------+     +------------+    |
927   _/        \__      |     if1      |                      /
928  /             \     |              |                      |
929 | Local network -----+ Linux router |                      |     Internet
930  \_           __/    |              |                      |
931    \__     __/       |     if2      |                      \
932       \___/          +------+-------+     +------------+    |
933                             |             |            |     \
934                             +-------------+ Provider 2 +-------
935                                           |            |       |
936                                           +------------+        \________
937 </screen>
938 </para>
939 <para>
940 There are usually two questions given this setup.
941 </para>
942       <sect2><title>Split access</title>
943         <para>
944           The first is how to route answers to packets coming in over a
945           particular provider, say Provider 1, back out again over that same provider.
946         </para>
947         <para>
948           Let us first set some symbolical names. Let <command>$IF1</command> be the name of the
949           first interface (if1 in the picture above) and <command>$IF2</command> the name of the
950           second interface. Then let <command>$IP1</command> be the IP address associated with
951           <command>$IF1</command> and <command>$IP2</command> the IP address associated with
952           <command>$IF2</command>. Next, let <command>$P1</command> be the IP address of the gateway at
953           Provider 1, and <command>$P2</command> the IP address of the gateway at provider 2.
954           Finally, let <command>$P1_NET</command> be the IP network <command>$P1</command> is in,
955           and <command>$P2_NET</command> the IP network <command>$P2</command> is in.
956         </para>
957         <para>
958           One creates two additional routing tables, say <command>T1</command> and <command>T2</command>.
959           These are added in /etc/iproute2/rt_tables. Then you set up routing in
960           these tables as follows:
961         </para>
962         <para>
963         <screen>
964           ip route add $P1_NET dev $IF1 src $IP1 table T1
965           ip route add default via $P1 table T1
966           ip route add $P2_NET dev $IF2 src $IP2 table T2
967           ip route add default via $P2 table T2
968         </screen>
969           
970           Nothing spectacular, just build a route to the gateway and build a
971           default route via that gateway, as you would do in the case of a single
972           upstream provider, but put the routes in a separate table per provider.
973           Note that the network route suffices, as it tells you how to find any host
974           in that network, which includes the gateway, as specified above.
975         </para>
976         <para>
977           Next you set up the main routing table. It is a good idea to route
978           things to the direct neighbour through the interface connected to that
979           neighbour. Note the `src' arguments, they make sure the right outgoing IP
980           address is chosen.
982           <screen>
983             ip route add $P1_NET dev $IF1 src $IP1
984             ip route add $P2_NET dev $IF2 src $IP2
985           </screen>
987           Then, your preference for default route:
988           
989           <screen>
990             ip route add default via $P1
991           </screen>
993           Next, you set up the routing rules. These actually choose what routing table
994           to route with. You want to make sure that you route out a given
995           interface if you already have the corresponding source address:
996           
997           <screen>
998             ip rule add from $IP1 table T1
999             ip rule add from $IP2 table T2
1000           </screen>
1002           This set of commands makes sure all answers to traffic coming in on a
1003           particular interface get answered from that interface.
1004         </para>
1005         <para>
1006         <warning><para>
1007 Reader Rod Roark notes: 'If $P0_NET is the local network and $IF0 is its interface,
1008 the following additional entries are desirable:
1009 <screen>
1010 ip route add $P0_NET     dev $IF0 table T1
1011 ip route add $P2_NET     dev $IF2 table T1
1012 ip route add 127.0.0.0/8 dev lo   table T1
1013 ip route add $P0_NET     dev $IF0 table T2
1014 ip route add $P1_NET     dev $IF1 table T2
1015 ip route add 127.0.0.0/8 dev lo   table T2                                      
1016 </screen>'
1017 </para></warning></para>
1018         <para>
1019           Now, this is just the very basic setup. It will work for all processes
1020           running on the router itself, and for the local network, if it is
1021           masqueraded. If it is not, then you either have IP space from both providers
1022           or you are going to want to masquerade to one of the two providers. In both
1023           cases you will want to add rules selecting which provider to route out from
1024           based on the IP address of the machine in the local network.
1025         </para>
1026       </sect2>
1027       <sect2><title>Load balancing</title>
1028         <para>
1029           The second question is how to balance traffic going out over the two providers.
1030           This is actually not hard if you already have set up split access as above.
1031           </para>
1032         <para>
1033           Instead of choosing one of the two providers as your default route,
1034           you now set up the default route to be a multipath route. In the default
1035           kernel this will balance routes over the two providers. It is done
1036           as follows (once more building on the example in the section on
1037           split-access):
1039           <screen>
1040             ip route add default scope global nexthop via $P1 dev $IF1 weight 1 \
1041             nexthop via $P2 dev $IF2 weight 1
1042           </screen>
1044           This will balance the routes over both providers. The <command>weight</command>
1045           parameters can be tweaked to favor one provider over the other.
1046         </para>
1047         <para>
1048           Note that balancing will not be perfect, as it is route based, and routes
1049           are cached. This means that routes to often-used sites will always
1050           be over the same provider.
1051         </para>
1052         <para>
1053           Furthermore, if you really want to do this, you probably also want to look
1054           at Julian Anastasov's patches at <ulink url="http://www.ssi.bg/~ja/#routes">http://www.ssi.bg/~ja/#routes 
1055             </ulink>, Julian's route patch page. They will make things nicer to work with.
1056         </para>
1057       </sect2>
1058     </sect1>
1059   </chapter>
1061 <chapter id="lartc.tunnel">
1062    <Title>GRE and other tunnels</Title>
1064 <Para>
1065 There are 3 kinds of tunnels in Linux. There's IP in IP tunneling, GRE tunneling and tunnels that live outside the kernel (like, for example PPTP). 
1066 </Para>
1068 <Sect1 id="lartc.tunnel.remarks">
1069   <Title>A few general remarks about tunnels:</Title>
1071 <Para>
1072 Tunnels can be used to do some very unusual and very cool stuff. They can
1073 also make things go horribly wrong when you don't configure them right.
1074 Don't point your default route to a tunnel device unless you know
1075 <Emphasis>EXACTLY</Emphasis> what you are doing :-). Furthermore, tunneling increases
1076 overhead, because it needs an extra set of IP headers. Typically this is 20
1077 bytes per packet, so if the normal packet size (MTU) on a network is 1500
1078 bytes, a packet that is sent through a tunnel can only be 1480 bytes big.
1079 This is not necessarily a problem, but be sure to read up on IP packet
1080 fragmentation/reassembly when you plan to connect large networks with
1081 tunnels. Oh, and of course, the fastest way to dig a tunnel is to dig at
1082 both sides.
1083 </Para>
1085 </Sect1>
1087 <Sect1 id="lartc.tunnel.ip-ip">
1088   <Title>IP in IP tunneling</Title>
1090 <Para>
1091 This kind of tunneling has been available in Linux for a long time. It requires 2 kernel modules,
1092 ipip.o and new_tunnel.o.
1093 </Para>
1095 <Para>
1096 Let's say you have 3 networks: Internal networks A and B, and intermediate network C (or let's say, Internet). 
1097 So we have network A:
1098 </Para>
1100 <Screen width="80">
1101 network 10.0.1.0
1102 netmask 255.255.255.0
1103 router  10.0.1.1
1104 </Screen>
1106 <Para>The router has address 172.16.17.18 on network C.
1107 </Para>
1109 <Para>and network B:
1110 </Para>
1112 <Screen width="80">
1113 network 10.0.2.0
1114 netmask 255.255.255.0
1115 router  10.0.2.1
1116 </Screen>
1118 <Para>The router has address 172.19.20.21 on network C.
1119 </Para>
1121 <Para>
1122 As far as network C is concerned, we assume that it will pass any packet sent
1123 from A to B and vice versa. You might even use the Internet for this.
1124 </Para>
1126 <Para>Here's what you do:
1127 </Para>
1129 <Para>First, make sure the modules are installed:
1130 </Para>
1132 <Screen width="80">
1133 insmod ipip.o
1134 insmod new_tunnel.o
1135 </Screen>
1137 <Para>Then, on the router of network A, you do the following:
1138 </Para>
1140 <Screen width="80">
1141 ifconfig tunl0 10.0.1.1 pointopoint 172.19.20.21
1142 route add -net 10.0.2.0 netmask 255.255.255.0 dev tunl0
1143 </Screen>
1145 <Para>And on the router of network B:
1146 </Para>
1148 <Screen width="80">
1149 ifconfig tunl0 10.0.2.1 pointopoint 172.16.17.18
1150 route add -net 10.0.1.0 netmask 255.255.255.0 dev tunl0
1151 </Screen>
1153 <Para>And if you're finished with your tunnel:
1154 </Para>
1156 <Screen width="80">
1157 ifconfig tunl0 down
1158 </Screen>
1160 <Para>Presto, you're done. You can't forward broadcast or IPv6 traffic through
1161 an IP-in-IP tunnel, though. You just connect 2 IPv4 networks that normally wouldn't be able to talk to each other, that's all. As far as compatibility goes, this code has been around a long time, so it's compatible all the way back to 1.3 kernels. Linux IP-in-IP tunneling doesn't work with other Operating Systems or routers, as far as I know. It's simple, it works. Use it if you have to, otherwise use GRE.
1162 </Para>
1164 </Sect1>
1166 <Sect1 id="lartc.tunnel.gre">
1167   <Title>GRE tunneling</Title>
1169 <Para>
1170 GRE is a tunneling protocol that was originally developed by Cisco, and it
1171 can do a few more things than IP-in-IP tunneling. For example, you can also
1172 transport multicast traffic and IPv6 through a GRE tunnel.
1173 </Para>
1175 <Para>
1176 In Linux, you'll need the ip_gre.o module.
1177 </Para>
1179 <Sect2>
1180 <Title>IPv4 Tunneling</Title>
1182 <Para>
1183 Let's do IPv4 tunneling first:
1184 </Para>
1186 <Para>
1187 Let's say you have 3 networks: Internal networks A and B, and intermediate network C (or let's say, Internet). 
1188 </Para>
1190 <Para>
1191 So we have network A:
1193 <Screen width="80">
1194 network 10.0.1.0
1195 netmask 255.255.255.0
1196 router  10.0.1.1
1197 </Screen>
1199 The router has address 172.16.17.18 on network C.
1200 Let's call this network neta (ok, hardly original)
1201 </Para>
1203 <Para>
1204 and network B:
1206 <Screen width="80">
1207 network 10.0.2.0
1208 netmask 255.255.255.0
1209 router  10.0.2.1
1210 </Screen>
1212 The router has address 172.19.20.21 on network C.
1213 Let's call this network netb (still not original)
1214 </Para>
1216 <Para>
1217 As far as network C is concerned, we assume that it will pass any packet sent
1218 from A to B and vice versa. How and why, we do not care.
1219 </Para>
1221 <Para>On the router of network A, you do the following:
1222 </Para>
1224 <Screen width="80">
1225 ip tunnel add netb mode gre remote 172.19.20.21 local 172.16.17.18 ttl 255
1226 ip link set netb up
1227 ip addr add 10.0.1.1 dev netb
1228 ip route add 10.0.2.0/24 dev netb
1229 </Screen>
1231 <Para>
1232 Let's discuss this for a bit. In line 1, we added a tunnel device, and
1233 called it netb (which is kind of obvious because that's where we want it to
1234 go). Furthermore we told it to use the GRE protocol (mode gre), that the
1235 remote address is 172.19.20.21 (the router at the other end), that our
1236 tunneling packets should originate from 172.16.17.18 (which allows your
1237 router to have several IP addresses on network C and let you decide which
1238 one to use for tunneling) and that the TTL field of the packet should be set
1239 to 255 (ttl 255).
1240 </Para>
1242 <Para>
1243 The second line enables the device.
1244 </Para>
1246 <Para>
1247 In the third line we gave the newly born interface netb the address
1248 10.0.1.1. This is OK for smaller networks, but when you're starting up a
1249 mining expedition (LOTS of tunnels), you might want to consider using
1250 another IP range for tunneling interfaces (in this example, you could use
1251 10.0.3.0).
1252 </Para>
1254 <Para>
1255 In the fourth line we set the route for network B. Note the different notation for the netmask. If you're not familiar with this notation, here's how it works: you write out the netmask in binary form, and you count all the ones. If you don't know how to do that, just remember that 255.0.0.0 is /8, 255.255.0.0 is /16 and 255.255.255.0 is /24. Oh, and 255.255.254.0 is /23, in case you were wondering.
1256 </Para>
1258 <Para>
1259 But enough about this, let's go on with the router of network B.
1261 <Screen>
1262 ip tunnel add neta mode gre remote 172.16.17.18 local 172.19.20.21 ttl 255
1263 ip link set neta up
1264 ip addr add 10.0.2.1 dev neta
1265 ip route add 10.0.1.0/24 dev neta
1266 </Screen>
1268 And when you want to remove the tunnel on router A:
1270 <Screen>
1271 ip link set netb down
1272 ip tunnel del netb
1273 </Screen>
1275 Of course, you can replace netb with neta for router B.
1276 </Para>
1278 </Sect2>
1280 <Sect2>
1281 <Title>IPv6 Tunneling</Title>
1283 <Para>
1284 See Section 6 for a short bit about IPv6 Addresses.
1285 </Para>
1287 <Para>
1288 On with the tunnels.
1289 </Para>
1291 <Para>
1292 Let's assume that you have the following IPv6 network, and you want to connect it to 6bone, or a friend.
1293 </Para>
1295 <Para>
1297 <Screen>
1298 Network 3ffe:406:5:1:5:a:2:1/96
1299 </Screen>
1301 Your IPv4 address is 172.16.17.18, and the 6bone router has IPv4 address 172.22.23.24. 
1302 </Para>
1304 <Para>
1306 <Screen>
1307 ip tunnel add sixbone mode sit remote 172.22.23.24 local 172.16.17.18 ttl 255
1308 ip link set sixbone up
1309 ip addr add 3ffe:406:5:1:5:a:2:1/96 dev sixbone
1310 ip route add 3ffe::/15 dev sixbone 
1311 </Screen>
1313 </Para>
1315 <Para>
1316 Let's discuss this. In the first line, we created a tunnel device called sixbone. We gave it mode sit (which is IPv6 in IPv4 tunneling) and told it where to go to (remote) and where to come from (local). TTL is set to maximum, 255. Next, we made the device active (up). After that, we added our own network address, and set a route for 3ffe::/15 (which is currently all of 6bone) through the tunnel.
1317 </Para>
1319 <Para>
1320 GRE tunnels are currently the preferred type of tunneling. It's a standard that is also widely adopted outside the Linux community and therefore a Good Thing.
1321 </Para>
1323 </Sect2>
1325 </Sect1>
1327 <Sect1 id="lartc.tunnel.userland">
1328   <Title>Userland tunnels</Title>
1330 <Para>
1331 There are literally dozens of implementations of tunneling outside the kernel. Best known are of course PPP and PPTP, but there are lots more (some proprietary, some secure, some that don't even use IP) and that is really beyond the scope of this HOWTO.
1332 </Para>
1334 </Sect1>
1336 </chapter>
1338 <chapter id="lartc.ipv6-tunnel">
1339 <Title>IPv6 tunneling with Cisco and/or 6bone</Title>
1341 <Para>
1342 By Marco Davids &lt;marco@sara.nl&gt;
1343 </Para>
1345 <Para>
1346 NOTE to maintainer:
1347 </Para>
1349 <Para>
1350 As far as I am concerned, this IPv6-IPv4 tunneling is not per definition
1351 GRE tunneling. You could tunnel IPv6 over IPv4 by means of GRE tunnel devices
1352 (GRE tunnels ANY to IPv4), but the device used here ("sit") only tunnels
1353 IPv6 over IPv4 and is therefore something different.
1354 </Para>
1356 <Sect1 id="lartc.tunnel-ipv6.addressing">
1357   <Title>IPv6 Tunneling</Title>
1359 <Para>
1360 This is another application of the tunneling capabilities of Linux. It is
1361 popular among the IPv6 early adopters, or pioneers if you like.
1362 The 'hands-on' example described below is certainly not the only way
1363 to do IPv6 tunneling. However, it is the method that is often used to tunnel
1364 between Linux and a Cisco IPv6 capable router and experience tells us that
1365 this is just the thing many people are after. Ten to one this applies to
1366 you too ;-)
1367 </Para>
1369 <Para>
1370 A short bit about IPv6 addresses:
1371 </Para>
1373 <Para>
1374 IPv6 addresses are, compared to IPv4 addresses, really big: 128 bits
1375 against 32 bits. And this provides us just with the thing we need: many, many
1376 IP-addresses: 340,282,266,920,938,463,463,374,607,431,768,211,465 to be
1377 precise. Apart from this, IPv6 (or IPng, for IP Next Generation) is supposed
1378 to provide for smaller routing tables on the Internet's backbone routers,
1379 simpler configuration of equipment, better security at the IP level and
1380 better support for QoS.
1381 </Para>
1383 <Para>
1384 An example: 2002:836b:9820:0000:0000:0000:836b:9886
1385 </Para>
1387 <Para>
1388 Writing down IPv6 addresses can be quite a burden. Therefore, to make
1389 life easier there are some rules:
1390 </Para>
1392 <Para>
1394 <ItemizedList>
1395 <ListItem>
1397 <Para>
1398 Don't use leading zeroes. Same as in IPv4.
1400 </Para>
1401 </ListItem>
1402 <ListItem>
1404 <Para>
1405 Use colons to separate every 16 bits or two bytes.
1407 </Para>
1408 </ListItem>
1409 <ListItem>
1411 <Para>
1412 When you have lots of consecutive zeroes,
1413 you can write this down as ::. You can only do this once in an
1414 address and only for quantities of 16 bits, though.
1415 </Para>
1416 </ListItem>
1418 </ItemizedList>
1420 </Para>
1422 <Para>
1423 The address 2002:836b:9820:0000:0000:0000:836b:9886 can be written down
1424 as 2002:836b:9820::836b:9886, which is somewhat friendlier.
1425 </Para>
1427 <Para>
1428 Another example, the address 3ffe:0000:0000:0000:0000:0020:34A1:F32C can be
1429 written down as 3ffe::20:34A1:F32C, which is a lot shorter.
1430 </Para>
1432 <Para>
1433 IPv6 is intended to be the successor of the current IPv4. Because it
1434 is relatively new technology, there is no worldwide native IPv6 network
1435 yet. To be able to move forward swiftly, the 6bone was introduced. 
1436 </Para>
1438 <Para>
1439 Native IPv6 networks are connected to each other by encapsulating the IPv6
1440 protocol in IPv4 packets and sending them over the existing IPv4 infrastructure
1441 from one IPv6 site to another. 
1442 </Para>
1444 <Para>
1445 That is precisely where the tunnel steps in.
1446 </Para>
1448 <Para>
1449 To be able to use IPv6, we should have a kernel that supports it. There
1450 are many good documents on how to achieve this. But it all comes down to
1451 a few steps:
1453 <ItemizedList>
1454 <ListItem>
1456 <Para>
1457 Get yourself a recent Linux distribution, with suitable glibc.
1458 </Para>
1459 </ListItem>
1460 <ListItem>
1462 <Para>
1463 Then get yourself an up-to-date kernel source.
1464 </Para>
1465 </ListItem>
1467 </ItemizedList>
1469 If you are all set, then you can go ahead and compile an IPv6 capable
1470 kernel:
1472 <ItemizedList>
1473 <ListItem>
1475 <Para>
1476 Go to /usr/src/linux and type:
1477 </Para>
1478 </ListItem>
1479 <ListItem>
1481 <Para>
1482 make menuconfig
1483 </Para>
1484 </ListItem>
1485 <ListItem>
1487 <Para>
1488 Choose "Networking Options"
1489 </Para>
1490 </ListItem>
1491 <ListItem>
1493 <Para>
1494 Select "The IPv6 protocol", "IPv6: enable EUI-64 token format", "IPv6:
1495 disable provider based addresses"
1496 </Para>
1497 </ListItem>
1499 </ItemizedList>
1501 HINT: Don't go for the 'module' option. Often this won't work well.
1502 </Para>
1504 <Para>
1505 In other words, compile IPv6 as 'built-in' in your kernel.
1506 You can then save your config like usual and go ahead with compiling
1507 the kernel.
1508 </Para>
1510 <Para>
1511 HINT: Before doing so, consider editing the Makefile:
1512 EXTRAVERSION = -x ; --&#62; ; EXTRAVERSION = -x-IPv6
1513 </Para>
1515 <Para>
1516 There is a lot of good documentation about compiling and installing
1517 a kernel, however this document is about something else. If you run into
1518 problems at this stage, go and look for documentation about compiling a
1519 Linux kernel according to your own specifications.
1520 </Para>
1522 <Para>
1523 The file /usr/src/linux/README might be a good start.
1524 After you accomplished all this, and rebooted with your brand new kernel,
1525 you might want to issue an '/sbin/ifconfig -a' and notice the brand 
1526 new 'sit0-device'. SIT stands for Simple Internet Transition. You may give
1527 yourself a compliment; you are now one major step closer to IP, the Next
1528 Generation ;-)
1529 </Para>
1531 <Para>
1532 Now on to the next step. You want to connect your host, or maybe even
1533 your entire LAN to another IPv6 capable network. This might be the "6bone"
1534 that is setup especially for this particular purpose.
1535 </Para>
1537 <Para>
1538 Let's assume that you have the following IPv6 network: 3ffe:604:6:8::/64 and
1539 you want to connect it to 6bone, or a friend. Please note that the /64
1540 subnet notation works just like with regular IP addresses.
1541 </Para>
1543 <Para>
1544 Your IPv4 address is 145.100.24.181 and the 6bone router has IPv4 address
1545 145.100.1.5
1546 </Para>
1548 <Screen width="80">
1549 # ip tunnel add sixbone mode sit remote 145.100.1.5 [local 145.100.24.181 ttl 255]
1550 # ip link set sixbone up
1551 # ip addr add 3FFE:604:6:7::2/126 dev sixbone
1552 # ip route add 3ffe::0/16 dev sixbone
1553 </Screen>
1555 <Para>
1556 Let's discuss this. In the first line, we created a tunnel device called
1557 sixbone. We gave it mode sit (which is IPv6 in IPv4 tunneling) and told it
1558 where to go to (remote) and where to come from (local). TTL is set to
1559 maximum, 255. 
1560 </Para>
1562 <Para>
1563 Next, we made the device active (up). After that, we added our own network
1564 address, and set a route for 3ffe::/15 (which is currently all of 6bone)
1565 through the tunnel. If the particular machine you run this on is your IPv6
1566 gateway, then consider adding the following lines:
1567 </Para>
1569 <Screen width="80">
1570 # echo 1 &#62;/proc/sys/net/ipv6/conf/all/forwarding
1571 # /usr/local/sbin/radvd
1572 </Screen>
1574 <Para>
1575 The latter, radvd is -like zebra- a router advertisement daemon, to
1576 support IPv6's autoconfiguration features. Search for it with your favourite
1577 search-engine if you like.
1578 You can check things like this:
1579 </Para>
1581 <Screen width="80">
1582 # /sbin/ip -f inet6 addr
1583 </Screen>
1585 <Para>
1586 If you happen to have radvd running on your IPv6 gateway and boot your
1587 IPv6 capable Linux on a machine on your local LAN, you would be able to
1588 enjoy the benefits of IPv6 autoconfiguration:
1589 </Para>
1591 <Screen width="80">
1592 # /sbin/ip -f inet6 addr
1593 1: lo: &lt;LOOPBACK,UP&gt; mtu 3924 qdisc noqueue inet6 ::1/128 scope host
1595 3: eth0: &lt;BROADCAST,MULTICAST,UP&gt; mtu 1500 qdisc pfifo_fast qlen 100
1596 inet6 3ffe:604:6:8:5054:4cff:fe01:e3d6/64 scope global dynamic
1597 valid_lft forever preferred_lft 604646sec inet6 fe80::5054:4cff:fe01:e3d6/10 
1598 scope link
1599 </Screen>
1601 <Para>
1602 You could go ahead and configure your bind for IPv6 addresses. The A
1603 type has an equivalent for IPv6: AAAA. The in-addr.arpa's equivalent is:
1604 ip6.int. There's a lot of information available on this topic.
1605 </Para>
1607 <Para>
1608 There is an increasing number of IPv6-aware applications available,
1609 including secure shell, telnet, inetd, Mozilla the browser, Apache the
1610 webserver and a lot of others. But this is all outside the scope of this
1611 Routing document ;-)
1612 </Para>
1614 <Para>
1615 On the Cisco side the configuration would be something like this:
1617 <Screen>
1619 interface Tunnel1
1620 description IPv6 tunnel
1621 no ip address
1622 no ip directed-broadcast
1623 ipv6 address 3FFE:604:6:7::1/126
1624 tunnel source Serial0
1625 tunnel destination 145.100.24.181
1626 tunnel mode ipv6ip
1628 ipv6 route 3FFE:604:6:8::/64 Tunnel1
1629 </Screen>
1631 But if you don't have a Cisco at your disposal, try one of the many
1632 IPv6 tunnel brokers available on the Internet. They are willing to configure
1633 their Cisco with an extra tunnel for you. Mostly by means of a friendly
1634 web interface. Search for "ipv6 tunnel broker" on your favourite search engine.
1635 </Para>
1637 </Sect1>
1639 </chapter>
1641   <chapter id="lartc.ipsec">
1642     <Title>IPSEC: secure IP over the Internet</Title>
1643     <Para>
1645       There are two kinds of IPSEC available for Linux these days. For 2.2
1646       and 2.4, there is FreeS/WAN, which was the first major implementation. They
1648       have <ULink URL="http://www.freeswan.org/">an official site</ulink> and <ulink url="http://www.freeswan.ca">
1649         an unofficial one</ulink> that is actually maintained. FreeS/WAN has traditionally not been merged with
1650       the mainline kernel for a number of reasons. Most often mentioned are 'political' issues with Americans
1651       working on crypto tainting its exportability. Furthermore, it does not integrate too well with the Linux kernel,
1652       leading it to be a bad candidate for actual merging. 
1653     </para>
1654     <para>
1655       Additionally, <ulink
1656 url="http://www.edlug.ed.ac.uk/archive/Sep2002/msg00244.html">many</ulink> parties <ulink
1657 url="http://lists.freeswan.org/pipermail/design/2002-November/003901.html">have voiced
1658 worries</ulink> about the quality of the code. To setup FreeS/WAN, a lot of
1659 <ulink
1660 url="http://www.freeswan.ca/docs/freeswan-1.99/doc/index.html">documentation</ulink>
1661 is <ulink url="http://www.freeswan.org/doc.html">available</ulink>.
1662     </para>
1663     <para>
1664       As of Linux 2.5.47, there is a native IPSEC implementation in the kernel. It was written by Alexey Kuznetsov and
1665       Dave Miller, inspired by the work of the USAGI IPv6 group. With its merge, James Morris' CrypoAPI also became 
1666       part of the kernel - it does the actual crypting.
1667     </para>
1668     <para>
1669       This HOWTO will only document the 2.5+ version of IPSEC. FreeS/WAN is recommended for Linux 2.4 users for now, but be aware
1670       that its configuration will differ from the native IPSEC. In related
1671 news, there are now <ulink
1672 url="http://gondor.apana.org.au/~herbert/freeswan/">patches</ulink> to make the FreeS/WAN userspace code work with
1673 the native Linux IPSEC.
1674     </para>
1675     <para>
1676         As of 2.5.49, IPSEC works without further patches.
1677         </para>
1678         <para>
1679       <note>
1680         <para>
1681           Userspace tools appear to be available <ulink
1682           url="http://sourceforge.net/projects/ipsec-tools">here</ulink>.
1683 There are multiple programs available, the one linked here is based on
1684 Racoon. 
1685         </para>
1686         <para>
1687         When compiling your kernel, be sure to turn on 'PF_KEY', 'AH', 'ESP' and
1688 everything in the CryptoAPI!
1689         </para>
1690       </note>
1691       <warning>
1692         <para>
1693           The author of this chapter is a complete IPSEC nitwit! If you find the inevitable mistakes, please email
1694           bert hubert <email>ahu@ds9a.nl</email>. 
1695         </para>
1696       </warning>
1697     </Para>
1698     <para>
1699       First, we'll show how to manually setup secure communication between
1700       two hosts. A large part of this process can also be automated, but
1701 here we'll do it by hand so as to acquaint ourselves with what is going on
1702 'under the hood'. 
1703     </para>
1704     <para>
1705         Feel free to skip the following section if you are only interested
1706 in automatic keying but be aware that some understanding of manual keying is
1707 useful. 
1708     </para>
1709     <sect1 id="lartc.ipsec.intro"><title>Intro with Manual Keying</title>
1710       <para>
1711         IPSEC is a complicated subject. A lot of information is available online, this HOWTO will concentrate on getting you
1712         up and running and explaining the basic principles. All examples are
1713 based on Racoon as found on the link above.
1714       </para>
1715       <para>
1716         <note>
1717           <para>
1718             Many iptables configurations drop IPSEC packets! To pass IPSEC, use: 'iptables -A xxx -p 50 -j ACCEPT' and 'iptables -A xxx -p 51 -j ACCEPT'
1719           </para>
1720         </note>
1721       </para>
1722       <para>
1723         IPSEC offers a secure version of the Internet Protocol. Security in this context means two different things: encryption and authentication. 
1724         A naive vision of security offers only encryption but it can easily be shown that is insufficient - you may be communicating encyphered,
1725         but no guarantee is offered that the remote party is the one you expect it to be.
1726       </para>
1727       <para>
1728         IPSEC supports 'Encapsulated Security Payload' (ESP) for encryption and 'Authentication Header' (AH) for authenticating the remote partner.
1729         You can configure both of them, or decided to do only either.
1730       </para>
1731       <para>
1732         Both ESP and AH rely on security associations. A security association (SA) consists of a source, a destination and an instruction. A sample 
1733         authentication SA may look like this:
1734         <screen>
1735           add 10.0.0.11 10.0.0.216 ah 15700 -A hmac-md5 "1234567890123456";
1736         </screen>
1737         This says 'traffic going from 10.0.0.11 to 10.0.0.216 that needs an AH can be signed using HMAC-MD5 using secret 1234567890123456'. This instruction
1738         is labelled with SPI ('Security Parameter Index') id '15700', more about that later.
1739         The interesting bit about SAs is that they are symmetrical. Both sides of a conversation share exactly the same SA, it is not mirrored on the
1740         other side. Do note however that there is no 'autoreverse' rule - this SA only describes a possible authentication from 10.0.0.11 to 
1741         10.0.0.216. For two-way traffic, two SAs are needed.
1742       </para>
1743       <para>
1744         A sample ESP SA:
1745         <screen>
1746 add 10.0.0.11 10.0.0.216 esp 15701 -E 3des-cbc "123456789012123456789012";
1747         </screen>
1748         This says 'traffic going from 10.0.0.11 to 10.0.0.216 that needs encryption can be encyphered using 3des-cbc with key 123456789012123456789012'. The
1749         SPI id is '15701'.
1750       </para>
1751       <para>
1752         So far, we've seen that SAs describe possible instructions, but do not in fact describe policy as to when these need to be used. In fact,
1753         there could be an arbitrary number of nearly identical SAs with only differing SPI ids. Incidentally, SPI stands for Security Parameter Index.
1754         To do actual crypto, we need to describe a policy. This policy can include things as 'use ipsec if available' or 'drop traffic unless we have ispec'.
1755       </para>
1756       <para>
1757         A typical simple Security Policy (SP) looks like this:
1758         <screen>
1759 spdadd 10.0.0.216 10.0.0.11 any -P out ipsec
1760    esp/transport//require
1761    ah/transport//require;
1762         </screen>
1763         If entered on host 10.0.0.216, this means that all traffic going out to 10.0.0.11 must be encrypted 
1764         and be wrapped in an AH authenticating header. Note that this does not describe which SA is to be used,
1765         that is left as an exercise for the kernel to determine.
1766       </para>
1767         <para>
1768         In other words, a Security Policy specifies WHAT we want; a Security
1769 Association describes HOW we want it. 
1770 </para>
1771       <para>
1772         Outgoing packets are labelled with the SA SPI ('the how') which the
1773         kernel used for encryption and authentication so the remote can
1774         lookup the corresponding verification and decryption instruction.
1775       </para>
1777       <para>
1778         What follows is a very simple configuration for talking from host 10.0.0.216 to 10.0.0.11 using 
1779         encryption and authentication. Note that the reverse path is plaintext in this first version and that
1780         this configuration should not be deployed.
1781       </para>
1782       <para>
1783         On host 10.0.0.216:
1784         <screen>
1785 #!/sbin/setkey -f
1786 add 10.0.0.216 10.0.0.11 ah 24500 -A hmac-md5 "1234567890123456";          
1787 add 10.0.0.216 10.0.0.11 esp 24501 -E 3des-cbc "123456789012123456789012";
1789 spdadd 10.0.0.216 10.0.0.11 any -P out ipsec
1790    esp/transport//require
1791    ah/transport//require;
1792         </screen>
1793       </para>
1794       <para>
1795         On host 10.0.0.11, the same Security Associations, no Security Policy:
1796         <screen>
1797 #!/sbin/setkey -f
1798 add 10.0.0.216 10.0.0.11 ah 24500 -A hmac-md5 "1234567890123456";
1799 add 10.0.0.216 10.0.0.11 esp 24501 -E 3des-cbc "123456789012123456789012";
1800         </screen>
1801       </para>
1802       <para>
1803         With the above configuration in place (these files can be executed if 'setkey' is installed in /sbin),
1804         'ping 10.0.0.11' from 10.0.0.216 looks like this using tcpdump:
1805         <screen>
1806 22:37:52 10.0.0.216 &gt; 10.0.0.11: AH(spi=0x00005fb4,seq=0xa): ESP(spi=0x00005fb5,seq=0xa) (DF)
1807 22:37:52 10.0.0.11 &gt; 10.0.0.216: icmp: echo reply
1808         </screen>
1809         Note how the ping back from 10.0.0.11 is indeed plainly visible. The forward ping cannot be read by tcpdump
1810         of course, but it does show the Security Parameter Index of AH and ESP, which tells 10.0.0.11 how to 
1811         verify the authenticity of our packet and how to decrypt it.
1812       </para>
1813       <para>
1814         A few things must be mentioned however. The configuration above is shown in a lot of IPSEC examples and it is very dangerous.
1815         The problem is that the above contains policy on how 10.0.0.216 should treat packets going to 10.0.0.11, and that it explains how 10.0.0.11
1816         should treat those packets but it does NOT instruct 10.0.0.11 to discard unauthenticated or unencrypted traffic! 
1817       </para>
1818       <para>
1819         Anybody can now insert spoofed and completely unencrypted data and 10.0.0.11 will accept it. To remedy the above, we need an incoming 
1820         Security Policy on 10.0.0.11, as follows:
1821         <screen>
1822 #!/sbin/setkey -f 
1823 spdadd 10.0.0.216 10.0.0.11 any -P IN ipsec
1824    esp/transport//require
1825    ah/transport//require;
1826         </screen>
1827         This instructs 10.0.0.11 that any traffic coming to it from 10.0.0.216 is required to have valid ESP and AH.
1828       </para>
1829       <para>
1830         Now, to complete this configuration, we need return traffic to be encrypted and authenticated as well of course. The full configuration on
1831         10.0.0.216:
1832         <screen>
1833 #!/sbin/setkey -f
1834 flush;
1835 spdflush;
1837 # AH
1838 add 10.0.0.11 10.0.0.216 ah 15700 -A hmac-md5 "1234567890123456";
1839 add 10.0.0.216 10.0.0.11 ah 24500 -A hmac-md5 "1234567890123456";
1841 # ESP
1842 add 10.0.0.11 10.0.0.216 esp 15701 -E 3des-cbc "123456789012123456789012";
1843 add 10.0.0.216 10.0.0.11 esp 24501 -E 3des-cbc "123456789012123456789012";
1845 spdadd 10.0.0.216 10.0.0.11 any -P out ipsec
1846            esp/transport//require
1847            ah/transport//require;
1849 spdadd 10.0.0.11 10.0.0.216 any -P in ipsec
1850            esp/transport//require
1851            ah/transport//require;
1852           
1853         </screen>
1854       </para>
1855       <para>
1856         And on 10.0.0.11:
1857         <screen>
1858 #!/sbin/setkey -f
1859 flush;
1860 spdflush;
1862 # AH
1863 add 10.0.0.11 10.0.0.216 ah 15700 -A hmac-md5 "1234567890123456";
1864 add 10.0.0.216 10.0.0.11 ah 24500 -A hmac-md5 "1234567890123456";
1866 # ESP
1867 add 10.0.0.11 10.0.0.216 esp 15701 -E 3des-cbc "123456789012123456789012";
1868 add 10.0.0.216 10.0.0.11 esp 24501 -E 3des-cbc "123456789012123456789012";
1871 spdadd 10.0.0.11 10.0.0.216 any -P out ipsec
1872            esp/transport//require
1873            ah/transport//require;
1875 spdadd 10.0.0.216 10.0.0.11 any -P in ipsec
1876            esp/transport//require
1877            ah/transport//require;
1879         </screen>
1880       </para>
1881       <para>
1882         Note that in this example we used identical keys for both directions of traffic. This is not in any way required however.
1883       </para>
1884       <para>
1885         To examine the configuration we just created, execute <command>setkey -D</command>, which shows the Security Associations or 
1886         <command>setkey -DP</command> which shows the configured policies.
1887       </para>
1888     </sect1>
1889     <sect1 id="lartc.ipsec.automatic.keying"><title>Automatic keying</title>
1890       <para>
1891         In the previous section, encryption was configured using simple shared secrets. In other words, to remain secure,
1892         we need to transfer our encryption configuration over a trusted channel. If we were to configure the remote host 
1893         over telnet, any third party would know our shared secret and the setup would not be secure.
1894       </para>
1895       <para>
1896         Furthermore, because the secret is shared, it is not a secret. The remote can't do a lot with our secret, but we do 
1897         need to make sure that we use a different secret for communicating with all our partners. This requires a large number of keys,
1898         if there are 10 parties, this needs at least 50 different secrets. 
1899       </para>
1900       <para>
1901         Besides the symmetric key problem, there is also the need for key rollover. If a third party manages to sniff enough traffic,
1902         it may be in a position to reverse engineer the key. This is prevented by moving to a new key every once in a while but that is
1903         a process that needs to be automated.
1904       </para>
1905       <para>
1906         Another problem is that with manual keying as described above we exactly define the algorithms and key lengths used, something
1907         that requires a lot of coordination with the remote party. It is desirable to be able to have the ability to describe a 
1908         broader key policy such as 'We can do 3DES and Blowfish with at least the following key lengths'.
1909       </para>
1910       <para>
1911         To solve these isses, IPSEC provides Internet Key Exchange to automatically exchange randomly generated keys which are
1912         transmitted using asymmetric encryption technology, according to negotiated algorithm details.
1913       </para>
1914       <para>
1915         The Linux 2.5 IPSEC implementation works with the KAME 'racoon' IKE
1916         daemon. As of 9 November, the racoon version in Alexey's iptools
1917         distribution can be compiled, although you may need to remove 
1918 #include &lt;net/route.h&gt; in two files. Alternatively, I've supplied a
1919 <ulink url="http://ds9a.nl/ipsec/racoon.bz2">precompiled version</ulink>.
1920       </para>
1921         <para>
1922         <note>
1923           <para>
1924                 IKE needs access to UDP port 500, be sure that iptables does
1925 not block it.
1926           </para>
1927         </note>
1928         </para>
1929         <sect2 id="lartc.ipsec.keying.theory"><title>Theory</title>
1930         <para>
1931                 As explained before, automatic keying does a lot of the work
1932 for us. Specifically, it creates Security Associations on the fly. It does
1933 not however set policy for us, which is as it should be.
1934         </para>
1935         <para>
1936         So, to benefit from IKE, setup a policy, but do not supply any
1937 SAs. If the kernel discovers that there is an IPSEC policy, but no Security
1938 Association, it will notify the IKE daemon, which then goes to work on
1939 trying to negotiate one.
1940         </para>
1941         <para>
1942         Reiterating, a Security Policy specifies WHAT we want; a Security
1943 Association describes HOW we want it. Using automatic keying lets us get
1944 away with only specifying what we want.
1945         </para>
1946 </sect2>
1947         <sect2 id="lartc.ipsec.automatic.keying.example"><title>Example</title>
1948         <para>
1949         Kame racoon comes with a grand host of options, most of which have
1950 very fine default values, so we don't need to touch them. As described
1951 above, the operator needs to define a Security Policy, but no Security
1952 Associations. We leave their negotiation to the IKE daemon.
1953         </para>
1954         <para>
1955         In this example, 10.0.0.11 and 10.0.0.216 are once again going to
1956 setup secure communications, but this time with help from racoon. For
1957 simplicity this configuration will be using pre-shared keys, the
1958 dreaded 'shared secrets'. X.509 certificates are discussed in a separate
1959 section, see <xref linkend="lartc.ipsec.x509">.
1960 </para>
1961 <para> We're
1962 going to stick to almost the default configuration, identical on both hosts:
1963         </para> 
1964         <para>
1965 <screen>
1966 path pre_shared_key "/usr/local/etc/racoon/psk.txt";
1968 remote anonymous
1970         exchange_mode aggressive,main;
1971         doi ipsec_doi;
1972         situation identity_only;
1974         my_identifier address;
1976         lifetime time 2 min;   # sec,min,hour
1977         initial_contact on;
1978         proposal_check obey;    # obey, strict or claim
1980         proposal {
1981                 encryption_algorithm 3des;
1982                 hash_algorithm sha1;
1983                 authentication_method pre_shared_key;
1984                 dh_group 2 ;
1985         }
1988 sainfo anonymous
1990         pfs_group 1;
1991         lifetime time 2 min;
1992         encryption_algorithm 3des ;
1993         authentication_algorithm hmac_sha1;
1994                 compression_algorithm deflate ;
1996 </screen>
1997         </para>
1998         <para>
1999         Lots of settings - I think yet more can be removed to get closer to
2000 the default configuration. A few noteworthy things. We've configured two
2001 anonymous settings which hold for all remotes, making further configuration
2002 easy. There is no need for per-host stanzas here, unless we really want
2003 them.
2004 </para>
2005         <para>
2006         Furthermore, we've set it up such that we identify ourselves based
2007 on our IP address ('my_identifier address'), and declare that we can do
2008 3des, sha1, and that we will be using a pre-shared key, located in psk.txt.
2009         </para>
2010         <para>
2011         In psk.txt, we now setup two entries, which do differ on both hosts.
2012 On 10.0.0.11:
2013 <screen>
2014 10.0.0.216      password2
2015 </screen>
2016 On 10.0.0.216:
2017 <screen>
2018 10.0.0.11       password2
2019 </screen>
2020         Make sure these files are owned by root, and set to mode 0600,
2021 racoon will not trust their contents otherwise. Note that these files are
2022 mirrors from eachother.
2023         </para>
2024         <para>
2025         Now we are ready to setup our desired policy, which is simple
2026 enough. On host 10.0.0.216:
2027 <screen>
2028 #!/sbin/setkey -f
2029 flush;
2030 spdflush;
2032 spdadd 10.0.0.216 10.0.0.11 any -P out ipsec
2033         esp/transport//require;
2035 spdadd 10.0.0.11 10.0.0.216 any -P in ipsec
2036         esp/transport//require;
2037 </screen>
2038 And on 10.0.0.11:
2039 <screen>
2040 #!/sbin/setkey -f
2041 flush;
2042 spdflush;
2044 spdadd 10.0.0.11 10.0.0.216 any -P out ipsec
2045         esp/transport//require;
2047 spdadd 10.0.0.216 10.0.0.11 any -P in ipsec
2048         esp/transport//require;
2049 </screen>
2050 Note how again these policies are mirrored.
2051         </para>
2052         <para>
2053         We are now ready to launch racoon! Once launched, the moment we try
2054 to telnet from 10.0.0.11 to 10.0.0.216, or the other way around, racoon
2055 will start negotiating:
2056 <screen>
2057 12:18:44: INFO: isakmp.c:1689:isakmp_post_acquire(): IPsec-SA
2058   request for 10.0.0.11 queued due to no phase1 found.
2059 12:18:44: INFO: isakmp.c:794:isakmp_ph1begin_i(): initiate new
2060   phase 1 negotiation: 10.0.0.216[500]<=>10.0.0.11[500]
2061 12:18:44: INFO: isakmp.c:799:isakmp_ph1begin_i(): begin Aggressive mode.
2062 12:18:44: INFO: vendorid.c:128:check_vendorid(): received Vendor ID: 
2063   KAME/racoon
2064 12:18:44: NOTIFY: oakley.c:2037:oakley_skeyid(): couldn't find
2065   the proper pskey, try to get one by the peer's address.
2066 12:18:44: INFO: isakmp.c:2417:log_ph1established(): ISAKMP-SA
2067   established 10.0.0.216[500]-10.0.0.11[500] spi:044d25dede78a4d1:ff01e5b4804f0680
2068 12:18:45: INFO: isakmp.c:938:isakmp_ph2begin_i(): initiate new phase 2 
2069   negotiation: 10.0.0.216[0]<=>10.0.0.11[0]
2070 12:18:45: INFO: pfkey.c:1106:pk_recvupdate(): IPsec-SA established: 
2071   ESP/Transport 10.0.0.11->10.0.0.216 spi=44556347(0x2a7e03b)
2072 12:18:45: INFO: pfkey.c:1318:pk_recvadd(): IPsec-SA established:
2073   ESP/Transport 10.0.0.216->10.0.0.11 spi=15863890(0xf21052)
2074 </screen>
2075 </para>
2076 <para>
2077         If we now run setkey -D, which shows the Security Associations, they
2078 are indeed there:
2079 <screen>
2080 10.0.0.216 10.0.0.11 
2081         esp mode=transport spi=224162611(0x0d5c7333) reqid=0(0x00000000)
2082         E: 3des-cbc  5d421c1b d33b2a9f 4e9055e3 857db9fc 211d9c95 ebaead04
2083         A: hmac-sha1  c5537d66 f3c5d869 bd736ae2 08d22133 27f7aa99
2084         seq=0x00000000 replay=4 flags=0x00000000 state=mature 
2085         created: Nov 11 12:28:45 2002   current: Nov 11 12:29:16 2002
2086         diff: 31(s)     hard: 600(s)    soft: 480(s)
2087         last: Nov 11 12:29:12 2002      hard: 0(s)      soft: 0(s)
2088         current: 304(bytes)     hard: 0(bytes)  soft: 0(bytes)
2089         allocated: 3    hard: 0 soft: 0
2090         sadb_seq=1 pid=17112 refcnt=0
2091 10.0.0.11 10.0.0.216 
2092         esp mode=transport spi=165123736(0x09d79698) reqid=0(0x00000000)
2093         E: 3des-cbc  d7af8466 acd4f14c 872c5443 ec45a719 d4b3fde1 8d239d6a
2094         A: hmac-sha1  41ccc388 4568ac49 19e4e024 628e240c 141ffe2f
2095         seq=0x00000000 replay=4 flags=0x00000000 state=mature 
2096         created: Nov 11 12:28:45 2002   current: Nov 11 12:29:16 2002
2097         diff: 31(s)     hard: 600(s)    soft: 480(s)
2098         last:                           hard: 0(s)      soft: 0(s)
2099         current: 231(bytes)     hard: 0(bytes)  soft: 0(bytes)
2100         allocated: 2    hard: 0 soft: 0
2101         sadb_seq=0 pid=17112 refcnt=0
2102 </screen>
2103 As are the Security Policies we configured ourselves:
2104 <screen>
2105 10.0.0.11[any] 10.0.0.216[any] tcp
2106         in ipsec
2107         esp/transport//require
2108         created:Nov 11 12:28:28 2002 lastused:Nov 11 12:29:12 2002
2109         lifetime:0(s) validtime:0(s)
2110         spid=3616 seq=5 pid=17134
2111         refcnt=3
2112 10.0.0.216[any] 10.0.0.11[any] tcp
2113         out ipsec
2114         esp/transport//require
2115         created:Nov 11 12:28:28 2002 lastused:Nov 11 12:28:44 2002
2116         lifetime:0(s) validtime:0(s)
2117         spid=3609 seq=4 pid=17134
2118         refcnt=3
2119 </screen>
2120 </para>
2121         <sect3><title>Problems and known defects</title>
2122         <para>
2123                 If this does not work, check that all configuration files
2124 are owned by root, and can only be read by root. To start racoon on the
2125 foreground, use '-F'. To force it to read a certain configuration file,
2126 instead of at the compiled location, use '-f'. For staggering amounts of
2127 detail, add a 'log debug;' statement to racoon.conf.
2128         </para>
2129         </sect3>
2130         </sect2>
2131         <sect2 id="lartc.ipsec.x509"><title>Automatic keying using X.509 certificates</title>
2132         <para>
2133         As mentioned before, the use of shared secrets is hard because they
2134 aren't easily shared and once shared, are no longer secret. Luckily, there
2135 is asymmetric encryption technology to help resolve this.
2136         </para>
2137         <para>
2138         If each IPSEC participant makes a public and a private key, secure
2139 communications can be setup by both parties publishing their public key, and
2140 configuring policy.
2141         </para>
2142         <para>
2143         Building a key is relatively easy, although it requires some work.
2144 The following is based on the 'openssl' tool. 
2145         </para>
2146         <sect3><title>Building an X.509 certificate for your host</title>
2147         <para>
2148         OpenSSL has a lot of infrastructure for keys that may or may not be
2149 signed by certificate authorities. Right now, we need to circumvent all that
2150 infrastructure and practice some good old Snake Oil security, and do without
2151 a certificate authority.
2152         </para>
2153         <para>
2154         First we issue a 'certificate request' for our host, called
2155 'laptop':
2156 <screen>
2157 $ openssl req -new -nodes -newkey rsa:1024 -sha1 -keyform PEM -keyout \
2158   laptop.private -outform PEM -out request.pem
2159 </screen>
2160 This asks us some questions:
2161 <screen>
2162 Country Name (2 letter code) [AU]:NL
2163 State or Province Name (full name) [Some-State]:.
2164 Locality Name (eg, city) []:Delft
2165 Organization Name (eg, company) [Internet Widgits Pty Ltd]:Linux Advanced
2166 Routing & Traffic Control
2167 Organizational Unit Name (eg, section) []:laptop
2168 Common Name (eg, YOUR name) []:bert hubert
2169 Email Address []:ahu@ds9a.nl
2171 Please enter the following 'extra' attributes
2172 to be sent with your certificate request
2173 A challenge password []:
2174 An optional company name []:
2175 </screen>
2176         It is left to your own discretion how completely you want to fill
2177 this out. You may or may not want to put your hostname in there, depending
2178 on your security needs. In this example, we have.
2179 </para>
2180         <para>
2181         We'll now 'self sign' this request:
2182 <screen>
2183 $ openssl x509 -req -in request.pem -signkey laptop.private -out \
2184   laptop.public
2185 Signature ok
2186 subject=/C=NL/L=Delft/O=Linux Advanced Routing &amp; Traffic \
2187   Control/OU=laptop/CN=bert hubert/Email=ahu@ds9a.nl
2188 Getting Private key
2189 </screen>       
2190         The 'request.pem' file can now be discarded. 
2191         </para>
2192         <para>
2193         Repeat this procedure for all hosts you need a key for. You can
2194 distribute the '.public' file with impunity, but keep the '.private' one
2195 private!
2196         </para>
2197         </sect3>
2198         <sect3><title>Setting up and launching</title>
2199         <para>
2200         Once we have a public and a private key for our hosts we can tell
2201         racoon to use them.
2202         </para>
2203         <para>
2204         We return to our previous configuration and the two hosts, 10.0.0.11
2205 ('upstairs') and 10.0.0.216 ('laptop').
2206         </para>
2207         <para>
2208         To the <filename>racoon.conf</filename> file on 10.0.0.11, we add:
2209 <screen>
2210 path certificate "/usr/local/etc/racoon/certs";
2212 remote 10.0.0.216
2214         exchange_mode aggressive,main;
2215         my_identifier asn1dn;
2216         peers_identifier asn1dn;
2218         certificate_type x509 "upstairs.public" "upstairs.private";
2220         peers_certfile "laptop.public";
2221         proposal {
2222                 encryption_algorithm 3des;
2223                 hash_algorithm sha1;
2224                 authentication_method rsasig;
2225                 dh_group 2 ;
2226         }
2228 </screen>
2229         This tells racoon that certificates are to be found in
2230 <filename>/usr/local/etc/racoon/certs/</filename>. Furthermore, it contains
2231 configuration items specific for remote 10.0.0.216.
2232         </para>
2233         <para>
2234         The 'asn1dn' lines tell racoon that the identifier for both the
2235 local and remote ends are to be extracted from the public keys. This is the
2236 'subject=/C=NL/L=Delft/O=Linux Advanced Routing &amp; Traffic 
2237   Control/OU=laptop/CN=bert hubert/Email=ahu@ds9a.nl' output from above.
2238         </para>
2239         <para>
2240         The <command>certificate_type</command> line configures the local
2241 public and private key. The <command>peers_certfile</command> statement
2242 configures racoon to read the public key of the remote peer from the file
2243 <filename>laptop.public</filename>.
2244         </para>
2245         <para>
2246         The <command>proposal</command> stanza is unchanged from what we've
2247 seen earlier, with the exception that the
2248 <command>authentication_method</command> is now <command>rsasig</command>,
2249 indicating the use of RSA public/private keys for authentication.
2250         </para>
2251         <para>
2252         The addition to the configuration of 10.0.0.216 is nearly identical, except for the
2253 usual mirroring:
2254 <screen>
2255 path certificate "/usr/local/etc/racoon/certs";
2257 remote 10.0.0.11
2259         exchange_mode aggressive,main;
2260         my_identifier asn1dn;
2261         peers_identifier asn1dn;
2263         certificate_type x509 "laptop.public" "laptop.private";
2265         peers_certfile "upstairs.public";
2267         proposal {
2268                 encryption_algorithm 3des;
2269                 hash_algorithm sha1;
2270                 authentication_method rsasig;
2271                 dh_group 2 ;
2272         }
2274 </screen>
2275 </para>
2276         <para>
2277         Now that we've added these statements to both hosts, we only need to
2278 move the key files in place. The 'upstairs' machine needs 
2279 <filename>upstairs.private</filename>, <filename>upstairs.public</filename>, 
2280 and <filename>laptop.public</filename> in
2281 <filename>/usr/local/etc/racoon/certs</filename>. Make sure that this
2282 directory is owned by root and has mode 0700 or racoon may refuse to read
2284 </para>
2285 <para>
2286 The 'laptop' machine needs 
2287 <filename>laptop.private</filename>, <filename>laptop.public</filename>, 
2288 and <filename>upstairs.public</filename> in
2289 <filename>/usr/local/etc/racoon/certs</filename>. In other words, each host
2290 needs its own public and private key and additionally, the public key of the
2291 remote.
2292 </para>
2293 <para>
2294         Verify that a Security Policy is in place (execute the 'spdadd' lines in
2295 <xref linkend="lartc.ipsec.automatic.keying.example">). Then launch racoon and everything should
2296 work.
2297 </para>
2298         </sect3>
2299         <sect3><title>How to setup tunnels securely</title>
2300         <para>
2301         To setup secure communications with a remote party, we must exchange
2302 public keys. While the public key does not need to be kept a secret, on the
2303 contrary, it is very important to be sure that it is in fact the unaltered
2304 key. In other words, you need to be certain there is no 'man in the middle'.
2305         </para>
2306         <para>
2307 To make this easy, OpenSSL provides the 'digest' command:
2308 <screen>
2309 $ openssl dgst upstairs.public 
2310 MD5(upstairs.public)= 78a3bddafb4d681c1ca8ed4d23da4ff1
2311 </screen>
2312 </para>
2313         <para>
2314         Now all we need to do is verify if our remote partner sees the same
2315 digest. This might be done by meeting in real life or perhaps over the
2316 phone, making sure the number of the remote party was not in fact sent over
2317 the same email containing the key!
2318         </para>
2319         <para>
2320         Another way of doing this is the use of a Trusted Third Party which
2321 runs a Certificate Authority. This CA would then sign your key, which we've
2322 done ourselves above.
2323         </para>
2324         
2325         </sect3>
2326     </sect2>
2328     </sect1>
2329     <sect1 id="lartc.ipsec.tunnel"><title>IPSEC tunnels</title>
2330       <para>
2331         So far, we've only seen IPSEC in so called 'transport' mode where both endpoints understand IPSEC directly. As this is often not
2332         the case, it may be necessary to have only routers understand IPSEC, and have them do the work for the hosts behind them. 
2333         This is called 'tunnel mode'.
2334       </para>
2335       <para>
2336         Setting this up is a breeze. To tunnel all traffic to 130.161.0.0/16 from 10.0.0.216 via 10.0.0.11, we issue the following on
2337         10.0.0.216:
2338 <screen>
2339 #!/sbin/setkey -f
2340 flush;
2341 spdflush;
2343 add 10.0.0.216 10.0.0.11 esp 34501
2344         -m tunnel
2345         -E 3des-cbc "123456789012123456789012";
2347 spdadd 10.0.0.0/24 130.161.0.0/16 any -P out ipsec
2348            esp/tunnel/10.0.0.216-10.0.0.11/require;
2349 </screen>
2350         Note the '-m tunnel', it is vitally important! This first configures an ESP encryption SA between our tunnel endpoints,
2351         10.0.0.216 and 10.0.0.11. 
2352       </para>
2353       <para>
2354         Next the actual tunnel is configured. It instructs the kernel to encrypt all traffic it has to route from 10.0.0.0/24 to
2355         130.161.0.0. Furthermore, this traffic then has to be shipped to 10.0.0.11.
2356       </para>
2357       <para>
2358         10.0.0.11 also needs some configuration:
2359 <screen>
2360 #!/sbin/setkey -f
2361 flush;
2362 spdflush;
2364 add 10.0.0.216 10.0.0.11 esp 34501
2365         -m tunnel
2366         -E 3des-cbc "123456789012123456789012";
2368 spdadd 10.0.0.0/24 130.161.0.0/16 any -P in ipsec
2369            esp/tunnel/10.0.0.216-10.0.0.11/require;
2370 </screen>
2371         Note that this is exactly identical, except for the change from '-P out' to '-P in'. As with earlier examples,
2372         we've now only configured traffic going one way. Completing the other half of the tunnel is left as an
2373         exercise for the reader.
2374       </para>
2375       <para>
2376         Another name for this setup is 'proxy ESP', which is somewhat clearer.
2377       </para>
2378       <para>
2379         <note>
2380           <para>
2381             The IPSEC tunnel needs to have IP Forwarding enabled in the kernel!
2382           </para>
2383         </note>
2384       </para>
2385     </sect1>
2386     <sect1 id="lartc.ipsec.other"><title>Other IPSEC software</title>
2387       <para>
2388         Thomas Walpuski reports that he wrote a patch to make OpenBSD isakpmd work with Linux 2.5 IPSEC.
2389 Furthermore, the main isakpmd CVS repository now contains this code!
2390         Some notes are <ulink
2391 url="http://bender.thinknerd.de/~thomas/IPsec/isakmpd-linux.html">on his page</ulink>.
2392       </para>
2393       <para>
2395         isakpmd is quite different from racoon mentioned above but many
2396         people like it. It can be found <ulink
2397 url="http://www.openbsd.org/cgi-bin/cvsweb/src/sbin/isakmpd/">here</ulink>.
2398 Read more about OpenBSD CVS <ulink
2399 url="http://www.openbsd.org/anoncvs.html">here</ulink>. Thomas also made a
2400 <ulink
2401 url="http://bender.thinknerd.de/~thomas/IPsec/isakmpd.tgz">tarball</ulink>
2402 available for those uncomfortable with CVS or patch.
2404       </para>
2405       <para>
2406         Furthermore, there are patches to make the FreeS/WAN userspace tools
2407 work with the native Linux 2.5 IPSEC, you can find them <ulink
2408 url="http://gondor.apana.org.au/~herbert/freeswan/">here</ulink>.
2409       </para>
2410     </sect1>
2411     <sect1 id="lartc.ipsec.interop"><title>IPSEC interoperation with other systems</title>
2412       <para>
2413         FIXME: Write this
2414       </para>
2415       <sect2 id="lartc.ipsec.interop.win32"><title>Windows</title>
2416         <para>
2417         Andreas Jellinghaus &lt;aj@dungeon.inka.de&gt; reports: "win2k: it works. pre_shared key with ip address for authentication (I don't
2418 think windows supports fqdn or userfqdn strings).  Certificates should also work, didn't
2419 try.".
2421         </para>
2422       </sect2>
2424       <sect2 id="lartc.ipsec.interop.checkpoint"><title> Check Point VPN-1
2425 NG</title>
2426         <para>
2427         Peter Bieringer reports: 
2428 <screen>
2429 Here are some results (tunnel mode only tested, auth=SHA1):
2431 DES:     ok 
2432 3DES:    ok 
2433 AES-128: ok 
2434 AES-192: not supported by CP VPN-1
2435 AES-256: ok 
2436 CAST* :  not supported by used Linux kernel
2438 Tested version: FP4 aka R54 aka w/AI
2439 </screen>
2440         </para>
2441         <para>
2442         More information <ulink
2443 url="http://www.fw-1.de/aerasec/ng/vpn-racoon/CP-VPN1-NG-Linux-racoon.html">here</ulink>.
2444         </para>
2445       </sect2>
2446     </sect1>
2448   </chapter>
2450 <chapter id="lartc.multicast">
2451 <Title>Multicast routing</Title>
2453 <Para>
2454 FIXME: Editor Vacancy!
2455 </Para>
2457 <Para>
2458 The Multicast-HOWTO is ancient (relatively-speaking) and may be inaccurate
2459 or misleading in places, for that reason.
2460 </Para>
2462 <Para>
2463 Before you can do any multicast routing, you need to configure the Linux
2464 kernel to support the type of multicast routing you want to do. This, in
2465 turn, requires you to decide what type of multicast routing you expect to
2466 be using. There are essentially four "common" types - DVMRP (the Multicast
2467 version of the RIP unicast protocol), MOSPF (the same, but for OSPF), PIM-SM
2468 ("Protocol Independent Multicasting - Sparse Mode", which assumes that users
2469 of any multicast group are spread out, rather than clumped) and PIM-DM (the
2470 same, but "Dense Mode", which assumes that there will be significant clumps
2471 of users of the same multicast group).
2472 </Para>
2474 <Para>
2475 In the Linux kernel, you will notice that these options don't appear. This is
2476 because the protocol itself is handled by a routing application, such as
2477 Zebra, mrouted, or pimd. However, you still have to have a good idea of which
2478 you're going to use, to select the right options in the kernel.
2479 </Para>
2481 <Para>
2482 For all multicast routing, you will definitely need to enable "multicasting"
2483 and "multicast routing". For DVMRP and MOSPF, this is sufficient. If you are
2484 going to use PIM, you must also enable PIMv1 or PIMv2, depending on whether
2485 the network you are connecting to uses version 1 or 2 of the PIM protocol.
2486 </Para>
2488 <Para>
2489 Once you have all that sorted out, and your new Linux kernel compiled, you
2490 will see that the IP protocols listed, at boot time, now include IGMP. This
2491 is a protocol for managing multicast groups. At the time of writing, Linux
2492 supports IGMP versions 1 and 2 only, although version 3 does exist and has
2493 been documented. This doesn't really affect us that much, as IGMPv3 is still
2494 new enough that the extra capabilities of IGMPv3 aren't going to be that
2495 much use. Because IGMP deals with groups, only the features present in the
2496 simplest version of IGMP over the entire group are going to be used. For the
2497 most part, that will be IGMPv2, although IGMPv1 is sill going to be
2498 encountered.
2499 </Para>
2501 <Para>
2502 So far, so good. We've enabled multicasting. Now, we have to tell the Linux
2503 kernel to actually do something with it, so we can start routing. This means
2504 adding the Multicast virtual network to the router table:
2505 </Para>
2507 <Para>
2508 ip route add 224.0.0.0/4 dev eth0
2509 </Para>
2511 <Para>
2512 (Assuming, of course, that you're multicasting over eth0! Substitute the
2513 device of your choice, for this.)
2514 </Para>
2516 <Para>
2517 Now, tell Linux to forward packets...
2518 </Para>
2520 <Para>
2521 echo 1 &#62; /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
2522 </Para>
2524 <Para>
2525 At this point, you may be wondering if this is ever going to do anything. So,
2526 to test our connection, we ping the default group, 224.0.0.1, to see if anyone
2527 is alive. All machines on your LAN with multicasting enabled <Emphasis>should</Emphasis>
2528 respond, but nothing else. You'll notice that none of the machines that
2529 respond have an IP address of 224.0.0.1. What a surprise! :) This is a group
2530 address (a "broadcast" to subscribers), and all members of the group will
2531 respond with their own address, not the group address.
2532 </Para>
2534 <Para>
2535 ping -c 2 224.0.0.1
2536 </Para>
2538 <Para>
2539 At this point, you're ready to do actual multicast routing. Well, assuming
2540 that you have two networks to route between.
2541 </Para>
2543 <Para>
2544 (To Be Continued!)
2545 </Para>
2547 </chapter>
2549 <chapter id="lartc.qdisc">
2550 <Title>Queueing Disciplines for Bandwidth Management</Title>
2552 <Para>
2553 Now, when I discovered this, it <Emphasis>really</Emphasis> blew me away. Linux 2.2/2.4
2554 comes with everything to manage bandwidth in ways comparable to high-end
2555 dedicated bandwidth management systems.
2556 </Para>
2558 <Para>
2559 Linux even goes far beyond what Frame and ATM provide. 
2560 </Para>
2562 <Para>Just to prevent confusion, <command>tc</command> uses the following 
2563 rules for bandwith specification:
2565 <literallayout class='monospaced'>
2566 mbps = 1024 kbps = 1024 * 1024 bps =&#62; byte/s
2567 mbit = 1024 kbit =&#62; kilo bit/s.
2568 mb = 1024 kb = 1024 * 1024 b =&#62; byte
2569 mbit = 1024 kbit =&#62; kilo bit.
2570 </literallayout>
2572 Internally, the number is stored in bps and b.
2573 </Para>
2575 <Para>But when <command>tc</command> prints the rate, it uses following :
2576 </Para>
2578 <literallayout class='monospaced'>
2579 1Mbit = 1024 Kbit = 1024 * 1024 bps =&#62; byte/s
2580 </literallayout>
2582 <Sect1 id="lartc.qdisc.explain">
2583   <Title>Queues and Queueing Disciplines explained</Title>
2585 <Para>
2586 With queueing we determine the way in which data is <Emphasis>SENT</Emphasis>.
2587 It is important to realise that we can only shape data that we transmit.
2588 </Para>
2590 <Para>
2591 With the way the Internet works, we have no direct control of what people
2592 send us. It's a bit like your (physical!) mailbox at home. There is no way
2593 you can influence the world to modify the amount of mail they send you,
2594 short of contacting everybody.
2595 </Para>
2597 <Para>
2598 However, the Internet is mostly based on TCP/IP which has a few features
2599 that help us. TCP/IP has no way of knowing the capacity of the network
2600 between two hosts, so it just starts sending data faster and faster ('slow
2601 start') and when packets start getting lost, because there is no room to
2602 send them, it will slow down. In fact it is a bit smarter than this, but
2603 more about that later.
2604 </Para>
2606 <Para>
2607 This is the equivalent of not reading half of your mail, and hoping that
2608 people will stop sending it to you. With the difference that it works for
2609 the Internet :-)
2610 </Para>
2612 <Para>
2613 If you have a router and wish to prevent certain hosts within your network
2614 from downloading too fast, you need to do your shaping on the *inner* interface
2615 of your router, the one that sends data to your own computers.
2616 </Para>
2618 <Para>
2619 You also have to be sure you are controlling the bottleneck of the link.
2620 If you have a 100Mbit NIC and you have a router that has a 256kbit link,
2621 you have to make sure you are not sending more data than your router can
2622 handle.  Otherwise, it will be the router who is controlling the link and
2623 shaping the available bandwith. We need to 'own the queue' so to speak, and
2624 be the slowest link in the chain. Luckily this is easily possible.
2625 </Para>
2627 </Sect1>
2629 <Sect1 id="lartc.qdisc.classless">
2630   <Title>Simple, classless Queueing Disciplines</Title>
2632 <Para>
2633 As said, with queueing disciplines, we change the way data is sent.
2634 Classless queueing disciplines are those that, by and large accept data and
2635 only reschedule, delay or drop it.
2636 </Para>
2638 <Para>
2639 These can be used to shape traffic for an entire interface, without any
2640 subdivisions. It is vital that you understand this part of queueing before
2641 we go on the classful qdisc-containing-qdiscs!
2642 </Para>
2644 <Para>
2645 By far the most widely used discipline is the pfifo_fast qdisc - this is the
2646 default. This also explains why these advanced features are so robust. They
2647 are nothing more than 'just another queue'.
2648 </Para>
2650 <Para>
2651 Each of these queues has specific strengths and weaknesses. Not all of them
2652 may be as well tested.
2653 </Para>
2655 <Sect2>
2656 <Title>pfifo_fast</Title>
2658 <Para>
2659 This queue is, as the name says, First In, First Out, which means that no
2660 packet receives special treatment. At least, not quite. This queue has 3 so
2661 called 'bands'. Within each band, FIFO rules apply. However, as long as
2662 there are packets waiting in band 0, band 1 won't be processed. Same goes
2663 for band 1 and band 2.
2664 </Para>
2666 <Para>
2667 The kernel honors the so called Type of Service flag of packets, and takes
2668 care to insert 'minimum delay' packets in band 0. 
2669 </Para>
2671 <Para>
2672 Do not confuse this classless simple qdisc with the classful PRIO one!
2673 Although they behave similarly, pfifo_fast is classless and you cannot add
2674 other qdiscs to it with the tc command.
2675 </Para>
2677 <Sect3>
2678 <Title>Parameters &amp; usage</Title>
2680 <Para>
2681 You can't configure the pfifo_fast qdisc as it is the hardwired default.
2682 This is how it is configured by default:
2683 <VariableList>
2685 <VarListEntry>
2686 <Term>priomap</Term>
2687 <ListItem>
2688 <Para>
2689 Determines how packet priorities, as assigned by the kernel, map to bands.
2690 Mapping occurs based on the TOS octet of the packet, which looks like this:
2691 </Para>
2693 <Para>
2695 <Screen>
2696    0     1     2     3     4     5     6     7
2697 +-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
2698 |                 |                       |     |
2699 |   PRECEDENCE    |          TOS          | MBZ |
2700 |                 |                       |     |
2701 +-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
2702 </Screen>
2704 </Para>
2706 <Para>
2707 The four TOS bits (the 'TOS field') are defined as:
2709 <Screen>
2710 Binary Decimcal  Meaning
2711 -----------------------------------------
2712 1000   8         Minimize delay (md)
2713 0100   4         Maximize throughput (mt)
2714 0010   2         Maximize reliability (mr)
2715 0001   1         Minimize monetary cost (mmc)
2716 0000   0         Normal Service
2717 </Screen>
2719 </Para>
2721 <Para>
2722 As there is 1 bit to the right of these four bits, the actual value of the
2723 TOS field is double the value of the TOS bits. Tcpdump -v -v shows you the
2724 value of the entire TOS field, not just the four bits. It is the value you
2725 see in the first column of this table:
2726 </Para>
2728 <Para>
2730 <Screen>
2731 TOS     Bits  Means                    Linux Priority    Band
2732 ------------------------------------------------------------
2733 0x0     0     Normal Service           0 Best Effort     1
2734 0x2     1     Minimize Monetary Cost   1 Filler          2
2735 0x4     2     Maximize Reliability     0 Best Effort     1
2736 0x6     3     mmc+mr                   0 Best Effort     1
2737 0x8     4     Maximize Throughput      2 Bulk            2
2738 0xa     5     mmc+mt                   2 Bulk            2
2739 0xc     6     mr+mt                    2 Bulk            2
2740 0xe     7     mmc+mr+mt                2 Bulk            2
2741 0x10    8     Minimize Delay           6 Interactive     0
2742 0x12    9     mmc+md                   6 Interactive     0
2743 0x14    10    mr+md                    6 Interactive     0
2744 0x16    11    mmc+mr+md                6 Interactive     0
2745 0x18    12    mt+md                    4 Int. Bulk       1
2746 0x1a    13    mmc+mt+md                4 Int. Bulk       1
2747 0x1c    14    mr+mt+md                 4 Int. Bulk       1
2748 0x1e    15    mmc+mr+mt+md             4 Int. Bulk       1
2749 </Screen>
2751 </Para>
2753 <Para>
2754 Lots of numbers. The second column contains the value of the relevant four
2755 TOS bits, followed by their translated meaning. For example, 15 stands for a
2756 packet wanting Minimal Monetary Cost, Maximum Reliability, Maximum
2757 Throughput AND Minimum Delay. I would call this a 'Dutch Packet'.
2758 </Para>
2760 <Para>
2761 The fourth column lists the way the Linux kernel interprets the TOS bits, by
2762 showing to which Priority they are mapped. 
2763 </Para>
2765 <Para>
2766 The last column shows the result of the default priomap. On the command line,
2767 the default priomap looks like this:
2769 <Screen>
2770 1, 2, 2, 2, 1, 2, 0, 0 , 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1
2771 </Screen>
2773 </Para>
2775 <Para>
2776 This means that priority 4, for example, gets mapped to band number 1. The
2777 priomap also allows you to list higher priorities (&gt; 7) which do not
2778 correspond to TOS mappings, but which are set by other means.
2779 </Para>
2781 <Para>
2782 This table from RFC 1349 (read it for more details) tells you how
2783 applications might very well set their TOS bits:
2785 <Screen>
2786 TELNET                   1000           (minimize delay)
2788         Control          1000           (minimize delay)
2789         Data             0100           (maximize throughput)
2791 TFTP                     1000           (minimize delay)
2793 SMTP 
2794         Command phase    1000           (minimize delay)
2795         DATA phase       0100           (maximize throughput)
2797 Domain Name Service
2798         UDP Query        1000           (minimize delay)
2799         TCP Query        0000
2800         Zone Transfer    0100           (maximize throughput)
2802 NNTP                     0001           (minimize monetary cost)
2804 ICMP
2805         Errors           0000
2806         Requests         0000 (mostly)
2807         Responses        &#60;same as request&#62; (mostly)
2808 </Screen>
2810 </Para></ListItem>
2811 </VarListEntry>
2812 <VarListEntry>
2813 <Term>txqueuelen</Term>
2814 <ListItem>
2815 <Para>
2816 The length of this queue is gleaned from the interface configuration, which
2817 you can see and set with ifconfig and ip. To set the queue length to 10,
2818 execute: ifconfig eth0 txqueuelen 10
2819 </Para>
2821 <Para>
2822 You can't set this parameter with tc!
2823 </Para></ListItem>
2824 </VarListEntry>
2825 </VariableList>
2826 </Para>
2828 </Sect3>
2830 </Sect2>
2832 <Sect2>
2833 <Title>Token Bucket Filter</Title>
2835 <Para>
2836 The Token Bucket Filter (TBF) is a simple qdisc that only passes packets
2837 arriving at a rate which is not exceeding some administratively set rate, but
2838 with the possibility to allow short bursts in excess of this rate.
2839 </Para>
2841 <Para>
2842 TBF is very precise, network- and processor friendly. It should be your
2843 first choice if you simply want to slow an interface down!
2844 </Para>
2846 <Para>
2847 The TBF implementation consists of a buffer (bucket), constantly filled by
2848 some virtual pieces of information called tokens, at a specific rate (token
2849 rate). The most important parameter of the bucket is its size, that is the
2850 number of tokens it can store.
2851 </Para>
2853 <Para>
2854 Each arriving token collects one incoming data packet from the data queue
2855 and is then deleted from the bucket. Associating this algorithm
2856 with the two flows -- token and data, gives us three possible scenarios:
2857 </Para>
2859 <Para>
2861 <ItemizedList>
2862 <ListItem>
2864 <Para>
2865  The data arrives in TBF at a rate that's <Emphasis>equal</Emphasis> to the rate
2866 of incoming tokens. In this case each incoming packet has its matching token
2867 and passes the queue without delay.
2869 </Para>
2870 </ListItem>
2871 <ListItem>
2873 <Para>
2874  The data arrives in TBF at a rate that's <Emphasis>smaller</Emphasis> than the
2875 token rate. Only a part of the tokens are deleted at output of each data packet
2876 that's sent out the queue, so the tokens accumulate, up to the bucket size.
2877 The unused tokens can then be used to send data at a speed that's exceeding the
2878 standard token rate, in case short data bursts occur.
2880 </Para>
2881 </ListItem>
2882 <ListItem>
2884 <Para>
2885  The data arrives in TBF at a rate <Emphasis>bigger</Emphasis> than the token rate.
2886 This means that the bucket will soon be devoid of tokens, which causes the
2887 TBF to throttle itself for a while. This is called an 'overlimit situation'.
2888 If packets keep coming in, packets will start to get dropped.
2889 </Para>
2890 </ListItem>
2892 </ItemizedList>
2894 </Para>
2896 <Para>
2897 The last scenario is very important, because it allows to
2898 administratively shape the bandwidth available to data that's passing
2899 the filter.
2900 </Para>
2902 <Para>
2903 The accumulation of tokens allows a short burst of overlimit data to be
2904 still passed without loss, but any lasting overload will cause packets to be
2905 constantly delayed, and then dropped.
2906 </Para>
2908 <Para>
2909 Please note that in the actual implementation, tokens correspond to bytes,
2910 not packets.
2911 </Para>
2913 <Sect3>
2914 <Title>Parameters &amp; usage</Title>
2916 <Para>
2917 Even though you will probably not need to change them, tbf has some knobs
2918 available. First the parameters that are always available:
2919 <VariableList>
2921 <VarListEntry>
2922 <Term>limit or latency</Term>
2923 <ListItem>
2924 <Para>
2925 Limit is the number of bytes that can be queued waiting for tokens to become
2926 available. You can also specify this the other way around by setting the
2927 latency parameter, which specifies the maximum amount of time a packet can
2928 sit in the TBF. The latter calculation takes into account the size of the
2929 bucket, the rate and possibly the peakrate (if set).
2930 </Para></ListItem>
2931 </VarListEntry>
2932 <VarListEntry>
2933 <Term>burst/buffer/maxburst</Term>
2934 <ListItem>
2935 <Para>
2936 Size of the bucket, in bytes. This is the maximum amount of bytes that
2937 tokens can be available for instantaneously. In general, larger shaping
2938 rates require a larger buffer. For 10mbit/s on Intel, you need at least
2939 10kbyte buffer if you want to reach your configured rate!
2940 </Para>
2942 <Para>
2943 If your buffer is too small, packets may be dropped because more tokens
2944 arrive per timer tick than fit in your bucket.
2945 </Para></ListItem>
2946 </VarListEntry>
2947 <VarListEntry>
2948 <Term>mpu</Term>
2949 <ListItem>
2950 <Para>
2951 A zero-sized packet does not use zero bandwidth. For ethernet, no packet
2952 uses less than 64 bytes. The Minimum Packet Unit determines the minimal
2953 token usage for a packet.
2954 </Para></ListItem>
2955 </VarListEntry>
2956 <VarListEntry>
2957 <Term>rate</Term>
2958 <ListItem>
2959 <Para>
2960 The speedknob. See remarks above about limits!
2961 </Para></ListItem>
2962 </VarListEntry>
2963 </VariableList>
2964 </Para>
2966 <Para>
2967 If the bucket contains tokens and is allowed to empty, by default it does so
2968 at infinite speed. If this is unacceptable, use the following parameters:
2969 </Para>
2971 <Para>
2972 <VariableList>
2974 <VarListEntry>
2975 <Term>peakrate</Term>
2976 <ListItem>
2977 <Para>
2978 If tokens are available, and packets arrive, they are sent out immediately
2979 by default, at 'lightspeed' so to speak. That may not be what you want,
2980 especially if you have a large bucket. 
2981 </Para>
2983 <Para>
2984 The peakrate can be used to specify how quickly the bucket is allowed to be
2985 depleted. If doing everything by the book, this is achieved by releasing a
2986 packet, and then wait just long enough, and release the next. We calculated
2987 our waits so we send just at peakrate.
2988 </Para>
2990 <Para>
2991 However, due to the default 10ms timer resolution of Unix, with 10.000 bits
2992 average packets, we are limited to 1mbit/s of peakrate!
2993 </Para></ListItem>
2994 </VarListEntry>
2995 <VarListEntry>
2996 <Term>mtu/minburst</Term>
2997 <ListItem>
2998 <Para>
2999 The 1mbit/s peakrate is not very useful if your regular rate is more than
3000 that. A higher peakrate is possible by sending out more packets per
3001 timertick, which effectively means that we create a second bucket!
3002 </Para>
3004 <Para>
3005 This second bucket defaults to a single packet, which is not a bucket at
3006 all.
3007 </Para>
3009 <Para>
3010 To calculate the maximum possible peakrate, multiply the configured mtu by
3011 100 (or more correctly, HZ, which is 100 on Intel, 1024 on Alpha).
3012 </Para></ListItem>
3013 </VarListEntry>
3014 </VariableList>
3015 </Para>
3017 </Sect3>
3019 <Sect3>
3020 <Title>Sample configuration</Title>
3022 <Para>
3023 A simple but *very* useful configuration is this:
3025 <Screen>
3026 # tc qdisc add dev ppp0 root tbf rate 220kbit latency 50ms burst 1540
3027 </Screen>
3029 </Para>
3031 <Para>
3032 Ok, why is this useful? If you have a networking device with a large queue,
3033 like a DSL modem or a cable modem, and you talk to it over a fast device,
3034 like over an ethernet interface, you will find that uploading absolutely
3035 destroys interactivity.
3036 </Para>
3038 <Para>
3039 This is because uploading will fill the queue in the modem, which is
3040 probably *huge* because this helps actually achieving good data throughput
3041 uploading. But this is not what you want, you want to have the queue not too
3042 big so interactivity remains and you can still do other stuff while sending
3043 data.
3044 </Para>
3046 <Para>
3047 The line above slows down sending to a rate that does not lead to a queue in
3048 the modem - the queue will be in Linux, where we can control it to a limited
3049 size.
3050 </Para>
3052 <Para>
3053 Change 220kbit to your uplink's *actual* speed, minus a few percent. If you
3054 have a really fast modem, raise 'burst' a bit. 
3055 </Para>
3057 </Sect3>
3059 </Sect2>
3061 <Sect2 id="lartc.sfq">
3062 <Title>Stochastic Fairness Queueing</Title>
3064 <Para>
3065 Stochastic Fairness Queueing (SFQ) is a simple implementation of the fair
3066 queueing algorithms family. It's less accurate than others, but it also
3067 requires less calculations while being almost perfectly fair.
3068 </Para>
3070 <Para>
3071 The key word in SFQ is conversation (or flow), which mostly corresponds to a
3072 TCP session or a UDP stream. Traffic is divided into a pretty large number
3073 of FIFO queues, one for each conversation. Traffic is then sent in a round
3074 robin fashion, giving each session the chance to send data in turn.
3075 </Para>
3077 <Para>
3078 This leads to very fair behaviour and disallows any single conversation from
3079 drowning out the rest. SFQ is called 'Stochastic' because it doesn't really
3080 allocate a queue for each session, it has an algorithm which divides traffic
3081 over a limited number of queues using a hashing algorithm. 
3082 </Para>
3084 <Para>
3085 Because of the hash, multiple sessions might end up in the same bucket, which
3086 would halve each session's chance of sending a packet, thus halving the
3087 effective speed available. To prevent this situation from becoming
3088 noticeable, SFQ changes its hashing algorithm quite often so that any two
3089 colliding sessions will only do so for a small number of seconds.
3090 </Para>
3092 <Para>
3093 It is important to note that SFQ is only useful in case your actual outgoing
3094 interface is really full! If it isn't then there will be no queue on your
3095 linux machine and hence no effect. Later on we will describe how to combine
3096 SFQ with other qdiscs to get a best-of-both worlds situation.
3097 </Para>
3099 <Para>
3100 Specifically, setting SFQ on the ethernet interface heading to your
3101 cable modem or DSL router is pointless without further shaping!
3102 </Para>
3104 <Sect3>
3105 <Title>Parameters &amp; usage</Title>
3107 <Para>
3108 The SFQ is pretty much self tuning:
3109 <VariableList>
3111 <VarListEntry>
3112 <Term>perturb</Term>
3113 <ListItem>
3114 <Para>
3115 Reconfigure hashing once this many seconds. If unset, hash will never be
3116 reconfigured. Not recommended. 10 seconds is probably a good value.
3117 </Para></ListItem>
3118 </VarListEntry>
3119 <VarListEntry>
3120 <Term>quantum</Term>
3121 <ListItem>
3122 <Para>
3123 Amount of bytes a stream is allowed to dequeue before the next queue gets a
3124 turn. Defaults to 1 maximum sized packet (MTU-sized). Do not set below the
3125 MTU!
3126 </Para></ListItem>
3127 </VarListEntry>
3128 <VarListEntry>
3129  <Term>limit</Term>
3130  <ListItem>
3131    <Para>
3132    The total number of packets that will be queued by this SFQ (after that it
3133    starts dropping them).
3134    </Para>
3135  </ListItem>
3136 </VarListEntry>
3137 </VariableList>
3138 </Para>
3140 </Sect3>
3142 <Sect3>
3143 <Title>Sample configuration</Title>
3145 <Para>
3146 If you have a device which has identical link speed and actual available
3147 rate, like a phone modem, this configuration will help promote fairness:
3149 <Screen>
3150 # tc qdisc add dev ppp0 root sfq perturb 10
3151 # tc -s -d qdisc ls
3152 qdisc sfq 800c: dev ppp0 quantum 1514b limit 128p flows 128/1024 perturb 10sec 
3153  Sent 4812 bytes 62 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
3154 </Screen>
3156 </Para>
3158 <Para>
3159 The number 800c: is the automatically assigned handle number, limit means
3160 that 128 packets can wait in this queue. There are 1024 hashbuckets
3161 available for accounting, of which 128 can be active at a time (no more
3162 packets fit in the queue!) Once every 10 seconds, the hashes are
3163 reconfigured.
3164 </Para>
3166 </Sect3>
3168 </Sect2>
3170 </Sect1>
3172 <Sect1 id="lartc.qdisc.advice">
3173   <Title>Advice for when to use which queue</Title>
3175 <Para>
3176 Summarizing, these are the simple queues that actually manage traffic by
3177 reordering, slowing or dropping packets.
3178 </Para>
3180 <Para>
3181 The following tips may help in choosing which queue to use. It mentions some
3182 qdiscs described in the
3183 <citetitle><xref linkend="lartc.adv-qdisc"></citetitle> chapter.
3184 </Para>
3186 <ItemizedList>
3187 <ListItem>
3188 <Para>
3189 To purely slow down outgoing traffic, use the Token Bucket Filter. Works up
3190 to huge bandwidths, if you scale the bucket.
3191 </Para>
3192 </ListItem>
3193 <ListItem>
3195 <Para>
3196 If your link is truly full and you want to make sure that no single session
3197 can dominate your outgoing bandwidth, use Stochastical Fairness Queueing.
3198 </Para>
3199 </ListItem>
3200 <ListItem>
3202 <Para>
3203 If you have a big backbone and know what you are doing, consider Random
3204 Early Drop (see Advanced chapter).
3205 </Para>
3206 </ListItem>
3207 <ListItem>
3209 <Para>
3210 To 'shape' incoming traffic which you are not forwarding, use the Ingress
3211 Policer. Incoming shaping is called 'policing', by the way, not 'shaping'.  
3212 </Para>
3213 </ListItem>
3214 <ListItem>
3216 <Para>
3217 If you *are* forwarding it, use a TBF on the interface you are forwarding
3218 the data to. Unless you want to shape traffic that may go out over several
3219 interfaces, in which case the only common factor is the incoming interface.
3220 In that case use the Ingress Policer.
3221 </Para>
3222 </ListItem>
3223 <ListItem>
3225 <Para>
3226 If you don't want to shape, but only want to see if your interface is so
3227 loaded that it has to queue, use the pfifo queue (not pfifo_fast). It lacks
3228 internal bands but does account the size of its backlog.
3229 </Para>
3230 </ListItem>
3231 <ListItem>
3232 <Para>
3233 Finally - you can also do <quote>social shaping</quote>.
3234 You may not always be able to use technology to achieve what you want.
3235 Users experience technical constraints as hostile.
3236 A kind word may also help with getting your bandwidth to be divided right!
3237 </Para>
3238 </ListItem>
3239 </ItemizedList>
3241 </Sect1>
3243 <Sect1 id="lartc.qdisc.terminology">
3244   <Title>Terminology</Title>
3246 <Para>
3247 To properly understand more complicated configurations it is necessary to
3248 explain a few concepts first. Because of the complexity and the relative
3249 youth of the subject, a lot of different words are used when people in fact
3250 mean the same thing.
3251 </Para>
3253 <Para>
3254 The following is loosely based on 
3255 <filename>draft-ietf-diffserv-model-06.txt</filename>,
3256 <citetitle>An Informal Management Model for Diffserv Routers</citetitle>.
3257 It can currently be found at 
3258 <ulink url="http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-diffserv-model-06.txt">
3259   http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-diffserv-model-06.txt
3260 </ulink>.
3261 </Para>
3263 <Para>
3264 Read it for the strict definitions of the terms used.
3265 <VariableList>
3267 <VarListEntry>
3268 <Term>Queueing Discipline (qdisc)</Term>
3269 <ListItem>
3270 <Para>
3271 An algorithm that manages the queue of a device, either incoming (ingress)
3272 or outgoing (egress).
3273 </Para></ListItem>
3274 </VarListEntry>
3275 <VarListEntry>
3276 <Term>root qdisc</Term>
3277 <ListItem>
3278 <Para>
3279 The root qdisc is the qdisc attached to the device.
3280 </Para></ListItem>
3281 </VarListEntry>
3282 <VarListEntry>
3283 <Term>Classless qdisc</Term>
3284 <ListItem>
3285 <Para>
3286 A qdisc with no configurable internal subdivisions. 
3287 </Para></ListItem>
3288 </VarListEntry>
3289 <VarListEntry>
3290 <Term>Classful qdisc</Term>
3291 <ListItem>
3292 <Para>
3293 A classful qdisc contains multiple classes. Some of these classes contains a
3294 further qdisc, which may again be classful, but need not be. According to
3295 the strict definition, pfifo_fast *is* classful, because it contains three
3296 bands which are, in fact, classes. However, from the user's configuration
3297 perspective, it is classless as the classes can't be touched with the tc
3298 tool. 
3299 </Para></ListItem>
3300 </VarListEntry>
3301 <VarListEntry>
3302 <Term>Classes</Term>
3303 <ListItem>
3304 <Para>
3305 A classful qdisc may have many classes, each of which is internal to the
3306 qdisc.  A class, in turn, may have several classes added to it.  So a class
3307 can have a qdisc as parent or an other class.
3309 A leaf class is a class with no child classes.  This class has 1 qdisc attached
3310 to it.  This qdisc is responsible to send the data from that class.  When
3311 you create a class, a fifo qdisc is attached to it.  When you add a child class,
3312 this qdisc is removed.
3313 For a leaf class, this fifo qdisc can be replaced with
3314 an other more suitable qdisc.  You can even replace this fifo qdisc with a
3315 classful qdisc so you can add extra classes.
3316 </Para></ListItem>
3317 </VarListEntry>
3318 <VarListEntry>
3319 <Term>Classifier</Term>
3320 <ListItem>
3321 <Para>
3322 Each classful qdisc needs to determine to which class it needs to send a
3323 packet. This is done using the classifier.
3324 </Para></ListItem>
3325 </VarListEntry>
3326 <VarListEntry>
3327 <Term>Filter</Term>
3328 <ListItem>
3329 <Para>
3330 Classification can be performed using filters. A filter contains a number of
3331 conditions which if matched, make the filter match.
3332 </Para></ListItem>
3333 </VarListEntry>
3334 <VarListEntry>
3335 <Term>Scheduling</Term>
3336 <ListItem>
3337 <Para>
3338 A qdisc may, with the help of a classifier, decide that some packets need to
3339 go out earlier than others. This process is called Scheduling, and is
3340 performed for example by the pfifo_fast qdisc mentioned earlier. Scheduling
3341 is also called 'reordering', but this is confusing.
3342 </Para></ListItem>
3343 </VarListEntry>
3344 <VarListEntry>
3345 <Term>Shaping</Term>
3346 <ListItem>
3347 <Para>
3348 The process of delaying packets before they go out to make traffic confirm
3349 to a configured maximum rate. Shaping is performed on egress. Colloquially, 
3350 dropping packets to slow traffic down is also often called Shaping.
3351 </Para></ListItem>
3352 </VarListEntry>
3353 <VarListEntry>
3354 <Term>Policing</Term>
3355 <ListItem>
3356 <Para>
3357 Delaying or dropping packets in order to make traffic stay below a
3358 configured bandwidth. In Linux, policing can only drop a packet and not
3359 delay it - there is no 'ingress queue'.
3360 </Para></ListItem>
3361 </VarListEntry>
3362 <VarListEntry>
3363 <Term>Work-Conserving</Term>
3364 <ListItem>
3365 <Para>
3366 A work-conserving qdisc always delivers a packet if one is available. In
3367 other words, it never delays a packet if the network adaptor is ready to
3368 send one (in the case of an egress qdisc).
3369 </Para></ListItem>
3370 </VarListEntry>
3371 <VarListEntry>
3372 <Term>non-Work-Conserving</Term>
3373 <ListItem>
3374 <Para>
3375 Some queues, like for example the Token Bucket Filter, may need to hold on
3376 to a packet for a certain time in order to limit the bandwidth. This means
3377 that they sometimes refuse to pass a packet, even though they have one
3378 available.
3379 </Para></ListItem>
3380 </VarListEntry>
3381 </VariableList>
3382 </Para>
3384 <Para>
3385 Now that we have our terminology straight, let's see where all these things
3386 are.
3387 </Para>
3389 <Para>
3391 <Screen width="80">
3392                 Userspace programs
3393                      ^
3394                      |
3395      +---------------+-----------------------------------------+
3396      |               Y                                         |
3397      |    -------&#62; IP Stack                                    |
3398      |   |              |                                      |
3399      |   |              Y                                      |
3400      |   |              Y                                      |
3401      |   ^              |                                      |
3402      |   |  / ----------&#62; Forwarding -&#62;                        |
3403      |   ^ /                           |                       |
3404      |   |/                            Y                       |
3405      |   |                             |                       |
3406      |   ^                             Y          /-qdisc1-\   |
3407      |   |                            Egress     /--qdisc2--\  |
3408   ---&#62;-&#62;Ingress                       Classifier ---qdisc3---- | -&#62;
3409      |   Qdisc                                   \__qdisc4__/  |
3410      |                                            \-qdiscN_/   |
3411      |                                                         |
3412      +----------------------------------------------------------+
3413 </Screen>
3415 Thanks to Jamal Hadi Salim for this ASCII representation.
3416 </Para>
3418 <Para>
3419 The big block represents the kernel. The leftmost arrow represents traffic
3420 entering your machine from the network. It is then fed to the Ingress
3421 Qdisc which may apply Filters to a packet, and decide to drop it. This
3422 is called 'Policing'.
3423 </Para>
3425 <Para>
3426 This happens at a very early stage, before it has seen a lot of the kernel.
3427 It is therefore a very good place to drop traffic very early, without
3428 consuming a lot of CPU power.
3429 </Para>
3431 <Para>
3432 If the packet is allowed to continue, it may be destined for a local
3433 application, in which case it enters the IP stack in order to be processed,
3434 and handed over to a userspace program. The packet may also be forwarded
3435 without entering an application, in which case it is destined for egress.
3436 Userspace programs may also deliver data, which is then examined and
3437 forwarded to the Egress Classifier.
3438 </Para>
3440 <Para>
3441 There it is investigated and enqueued to any of a number of qdiscs. In the
3442 unconfigured default case, there is only one egress qdisc installed, the
3443 pfifo_fast, which always receives the packet. This is called 'enqueueing'.
3444 </Para>
3446 <Para>
3447 The packet now sits in the qdisc, waiting for the kernel to ask for
3448 it for transmission over the network interface. This is called 'dequeueing'.
3449 </Para>
3451 <Para>
3452 This picture also holds in case there is only one network adaptor - the
3453 arrows entering and leaving the kernel should not be taken too literally.
3454 Each network adaptor has both ingress and egress hooks.
3455 </Para>
3457 </Sect1>
3459 <Sect1 id="lartc.qdisc.classful">
3460   <Title>Classful Queueing Disciplines</Title>
3462 <Para>
3463 Classful qdiscs are very useful if you have different kinds of traffic which
3464 should have differing treatment. One of the classful qdiscs is called 'CBQ',
3465 'Class Based Queueing' and it is so widely mentioned that people identify
3466 queueing with classes solely with CBQ, but this is not the case.
3467 </Para>
3469 <Para>
3470 CBQ is merely the oldest kid on the block - and also the most complex one.
3471 It may not always do what you want.  This may come as something of a shock
3472 to many who fell for the 'sendmail effect', which teaches us that any
3473 complex technology which doesn't come with documentation must be the best
3474 available.
3475 </Para>
3477 <Para>
3478 More about CBQ and its alternatives shortly.
3479 </Para>
3481 <Sect2>
3482 <Title>Flow within classful qdiscs &amp; classes</Title>
3484 <Para>
3485 When traffic enters a classful qdisc, it needs to be sent to any of the
3486 classes within - it needs to be 'classified'. To determine what to do with a
3487 packet, the so called 'filters' are consulted. It is important to know that
3488 the filters are called from within a qdisc, and not the other way around!
3489 </Para>
3491 <Para>
3492 The filters attached to that qdisc then return with a decision, and the
3493 qdisc uses this to enqueue the packet into one of the classes. Each subclass
3494 may try other filters to see if further instructions apply. If not, the
3495 class enqueues the packet to the qdisc it contains.
3496 </Para>
3498 <Para>
3499 Besides containing other qdiscs, most classful qdiscs also perform shaping.
3500 This is useful to perform both packet scheduling (with SFQ, for example) and
3501 rate control. You need this in cases where you have a high speed
3502 interface (for example, ethernet) to a slower device (a cable modem).
3503 </Para>
3505 <Para>
3506 If you were only to run SFQ, nothing would happen, as packets enter &amp;
3507 leave your router without delay: the output interface is far faster than
3508 your actual link speed. There is no queue to schedule then.
3509 </Para>
3511 </Sect2>
3513 <Sect2>
3514 <Title>The qdisc family: roots, handles, siblings and parents</Title>
3516 <Para>
3517 Each interface has one egress 'root qdisc'. By default, it is the earlier mentioned
3518 classless pfifo_fast queueing discipline. Each qdisc and class is assigned a
3519 handle, which can be used by later configuration statements to refer to that
3520 qdisc. Besides an egress qdisc, an interface may also have an ingress qdisc ,
3521 which polices traffic coming in.
3522 </Para>
3524 <Para>
3525 The handles of these qdiscs consist of two parts, a major number and a minor
3526 number : &lt;major&gt;:&lt;minor&gt;. It is customary to name the root qdisc '1:', which
3527 is equal to '1:0'.  The minor number of a qdisc is always 0. 
3528 </Para>
3530 <Para>
3531 Classes need to have the same major number as their parent.  This major number
3532 must be unique within a egress or ingress setup.  The minor number must be
3533 unique within a qdisc and his classes.
3534 </Para>
3536 <Sect3>
3537 <Title>How filters are used to classify traffic </Title>
3539 <Para>
3540 Recapping, a typical hierarchy might look like this:
3542 <Screen>
3543                      1:   root qdisc
3544                       |
3545                      1:1    child class
3546                    /  |  \
3547                   /   |   \
3548                  /    |    \
3549                  /    |    \
3550               1:10  1:11  1:12   child classes
3551                |      |     | 
3552                |     11:    |    leaf class
3553                |            | 
3554                10:         12:   qdisc
3555               /   \       /   \
3556            10:1  10:2   12:1  12:2   leaf classes
3557 </Screen>
3559 </Para>
3561 <Para>
3562 But don't let this tree fool you! You should *not* imagine the kernel to be
3563 at the apex of the tree and the network below, that is just not the case.
3564 Packets get enqueued and dequeued at the root qdisc, which is the only thing
3565 the kernel talks to. 
3566 </Para>
3568 <Para>
3569 A packet might get classified in a chain like this:
3570 </Para>
3572 <Para>
3573 1: -&#62; 1:1 -&#62; 1:12 -&#62; 12: -&#62; 12:2
3574 </Para>
3576 <Para>
3577 The packet now resides in a queue in a qdisc attached to class 12:2. In this
3578 example, a filter was attached to each 'node' in the tree, each choosing a
3579 branch to take next. This can make sense. However, this is also possible:
3580 </Para>
3582 <Para>
3583 1: -&#62; 12:2
3584 </Para>
3586 <Para>
3587 In this case, a filter attached to the root decided to send the packet
3588 directly to 12:2.
3589 </Para>
3591 </Sect3>
3593 <Sect3>
3594 <Title>How packets are dequeued to the hardware</Title>
3596 <Para>
3597 When the kernel decides that it needs to extract packets to send to the
3598 interface, the root qdisc 1: gets a dequeue request, which is passed to
3599 1:1, which is in turn passed to 10:, 11: and 12:, each of which queries its
3600 siblings, and tries to dequeue() from them. In this case, the kernel needs to
3601 walk the entire tree, because only 12:2 contains a packet. 
3602 </Para>
3604 <Para>
3605 In short, nested classes ONLY talk to their parent qdiscs, never to an
3606 interface. Only the root qdisc gets dequeued by the kernel!
3607 </Para>
3609 <Para>
3610 The upshot of this is that classes never get dequeued faster than their
3611 parents allow. And this is exactly what we want: this way we can have SFQ in
3612 an inner class, which doesn't do any shaping, only scheduling, and have a
3613 shaping outer qdisc, which does the shaping.
3614 </Para>
3616 </Sect3>
3618 </Sect2>
3620 <Sect2>
3621 <Title>The PRIO qdisc</Title>
3623 <Para>
3624 The PRIO qdisc doesn't actually shape, it only subdivides traffic based on
3625 how you configured your filters. You can consider the PRIO qdisc a kind
3626 of pfifo_fast on steroids, whereby each band is a separate class instead of
3627 a simple FIFO.
3628 </Para>
3630 <Para>
3631 When a packet is enqueued to the PRIO qdisc, a class is chosen based on the
3632 filter commands you gave. By default, three classes are created. These
3633 classes by default contain pure FIFO qdiscs with no internal
3634 structure, but you can replace these by any qdisc you have available.
3635 </Para>
3637 <Para>
3638 Whenever a packet needs to be dequeued, class :1 is tried first. Higher
3639 classes are only used if lower bands all did not give up a packet.
3640 </Para>
3642 <Para>
3643 This qdisc is very useful in case you want to prioritize certain kinds of
3644 traffic without using only TOS-flags but using all the power of the tc
3645 filters. You can also add an other qdisc to the 3 predefined classes,
3646 whereas pfifo_fast is limited to simple fifo qdiscs.
3647 </Para>
3649 <Para>
3650 Because it doesn't actually shape, the same warning as for SFQ holds: either
3651 use it only if your physical link is really full or wrap it inside a
3652 classful qdisc that does shape. The latter holds for almost all cable modems
3653 and DSL devices.
3654 </Para>
3656 <Para>
3657 In formal words, the PRIO qdisc is a Work-Conserving scheduler.
3658 </Para>
3660 <Sect3>
3661 <Title>PRIO parameters &amp; usage</Title>
3663 <Para>
3664 The following parameters are recognized by tc:
3665 <VariableList>
3667 <VarListEntry>
3668 <Term>bands</Term>
3669 <ListItem>
3670 <Para>
3671 Number of bands to create. Each band is in fact a class. If you change this
3672 number, you must also change:
3673 </Para></ListItem>
3674 </VarListEntry>
3675 <VarListEntry>
3676 <Term>priomap</Term>
3677 <ListItem>
3678 <Para>
3679 If you do not provide tc filters to classify traffic, the PRIO qdisc looks
3680 at the TC_PRIO priority to decide how to enqueue traffic. 
3681 </Para>
3683 <Para>
3684 This works just like with the pfifo_fast qdisc mentioned earlier, see there
3685 for lots of detail.
3686 </Para></ListItem>
3687 </VarListEntry>
3688 </VariableList>
3689 The bands are classes, and are called major:1 to major:3 by default, so if
3690 your PRIO qdisc is called 12:, tc filter traffic to 12:1 to grant it more
3691 priority.
3692 </Para>
3694 <Para>
3695 Reiterating, band 0 goes to minor number 1! Band 1 to minor number 2, etc.
3696 </Para>
3698 </Sect3>
3700 <Sect3>
3701 <Title>Sample configuration</Title>
3703 <Para>
3704 We will create this tree:
3706 <Screen>
3707           1:   root qdisc
3708          / | \ 
3709        /   |   \
3710        /   |   \
3711      1:1  1:2  1:3    classes
3712       |    |    |
3713      10:  20:  30:    qdiscs    qdiscs
3714      sfq  tbf  sfq
3715 band  0    1    2
3716 </Screen>
3718 </Para>
3720 <Para>
3721 Bulk traffic will go to 30:, interactive traffic to 20: or 10:.
3722 </Para>
3724 <Para>
3725 Command lines:
3727 <Screen>
3728 # tc qdisc add dev eth0 root handle 1: prio 
3729 ## This *instantly* creates classes 1:1, 1:2, 1:3
3730   
3731 # tc qdisc add dev eth0 parent 1:1 handle 10: sfq
3732 # tc qdisc add dev eth0 parent 1:2 handle 20: tbf rate 20kbit buffer 1600 limit 3000
3733 # tc qdisc add dev eth0 parent 1:3 handle 30: sfq                                
3734 </Screen>
3736 </Para>
3738 <Para>
3739 Now let's see what we created:
3741 <Screen>
3742 # tc -s qdisc ls dev eth0 
3743 qdisc sfq 30: quantum 1514b 
3744  Sent 0 bytes 0 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
3746  qdisc tbf 20: rate 20Kbit burst 1599b lat 667.6ms 
3747  Sent 0 bytes 0 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
3749  qdisc sfq 10: quantum 1514b 
3750  Sent 132 bytes 2 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
3752  qdisc prio 1: bands 3 priomap  1 2 2 2 1 2 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
3753  Sent 174 bytes 3 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
3754 </Screen>
3756 As you can see, band 0 has already had some traffic, and one packet was sent
3757 while running this command!
3758 </Para>
3760 <Para>
3761 We now do some bulk data transfer with a tool that properly sets TOS flags,
3762 and take another look:
3764 <Screen>
3765 # scp tc ahu@10.0.0.11:./
3766 ahu@10.0.0.11's password: 
3767 tc                   100% |*****************************|   353 KB    00:00    
3768 # tc -s qdisc ls dev eth0
3769 qdisc sfq 30: quantum 1514b 
3770  Sent 384228 bytes 274 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
3772  qdisc tbf 20: rate 20Kbit burst 1599b lat 667.6ms 
3773  Sent 2640 bytes 20 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
3775  qdisc sfq 10: quantum 1514b 
3776  Sent 2230 bytes 31 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
3778  qdisc prio 1: bands 3 priomap  1 2 2 2 1 2 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
3779  Sent 389140 bytes 326 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
3780 </Screen>
3782 As you can see, all traffic went to handle 30:, which is the lowest priority
3783 band, just as intended. Now to verify that interactive traffic goes to
3784 higher bands, we create some interactive traffic:
3785 </Para>
3787 <Para>
3789 <Screen>
3790 # tc -s qdisc ls dev eth0
3791 qdisc sfq 30: quantum 1514b 
3792  Sent 384228 bytes 274 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
3794  qdisc tbf 20: rate 20Kbit burst 1599b lat 667.6ms 
3795  Sent 2640 bytes 20 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
3797  qdisc sfq 10: quantum 1514b 
3798  Sent 14926 bytes 193 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
3800  qdisc prio 1: bands 3 priomap  1 2 2 2 1 2 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
3801  Sent 401836 bytes 488 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
3802 </Screen>
3804 </Para>
3806 <Para>
3807 It worked - all additional traffic has gone to 10:, which is our highest
3808 priority qdisc. No traffic was sent to the lowest priority, which previously
3809 received our entire scp.
3810 </Para>
3812 </Sect3>
3814 </Sect2>
3816 <Sect2>
3817 <Title>The famous CBQ qdisc</Title>
3819 <Para>
3820 As said before, CBQ is the most complex qdisc available, the most hyped, the
3821 least understood, and probably the trickiest one to get right. This is not
3822 because the authors are evil or incompetent, far from it, it's just that the
3823 CBQ algorithm isn't all that precise and doesn't really match the way Linux
3824 works.
3825 </Para>
3827 <Para>
3828 Besides being classful, CBQ is also a shaper and it is in that aspect that
3829 it really doesn't work very well. It should work like this. If you try to
3830 shape a 10mbit/s connection to 1mbit/s, the link should be idle 90% of the
3831 time. If it isn't, we need to throttle so that it IS idle 90% of the time.
3832 </Para>
3834 <Para>
3835 This is pretty hard to measure, so CBQ  instead derives the idle time from
3836 the number of microseconds that elapse between requests from the hardware
3837 layer for more data. Combined, this can be used to approximate how full or
3838 empty the link is.<!--which is combined with which?-->
3839 </Para>
3841 <Para>
3842 This is rather tortuous and doesn't always arrive at proper results. For
3843 example, what if the actual link speed of an interface that is not really
3844 able to transmit the full 100mbit/s of data, perhaps because of a badly
3845 implemented driver? A PCMCIA network card will also never achieve 100mbit/s
3846 because of the way the bus is designed - again, how do we calculate the idle
3847 time?
3848 </Para>
3850 <Para>
3851 It gets even worse if we consider not-quite-real network devices like PPP
3852 over Ethernet or PPTP over TCP/IP. The effective bandwidth in that case is
3853 probably determined by the efficiency of pipes to userspace - which is huge.
3854 </Para>
3856 <Para>
3857 People who have done measurements discover that CBQ is not always very
3858 accurate and sometimes completely misses the mark.
3859 </Para>
3861 <Para>
3862 In many circumstances however it works well. With the documentation provided
3863 here, you should be able to configure it to work well in most cases.
3864 </Para>
3866 <Sect3>
3867 <Title>CBQ shaping in detail</Title>
3869 <Para>
3870 As said before, CBQ works by making sure that the link is idle just long
3871 enough to bring down the real bandwidth to the configured rate. To do so, it
3872 calculates the time that should pass between average packets. 
3873 </Para>
3875 <Para>
3876 During operations, the effective idletime is measured using an exponential
3877 weighted moving average (EWMA), which considers recent packets to be
3878 exponentially more important than past ones. The UNIX loadaverage is
3879 calculated in the same way.
3880 </Para>
3882 <Para>
3883 The calculated idle time is subtracted from the EWMA measured one, the
3884 resulting number is called 'avgidle'. A perfectly loaded link has an avgidle
3885 of zero: packets arrive exactly once every calculated interval.  
3886 </Para>
3888 <Para>
3889 An overloaded link has a negative avgidle and if it gets too negative, CBQ
3890 shuts down for a while and is then 'overlimit'.
3891 </Para>
3893 <Para>
3894 Conversely, an idle link might amass a huge avgidle, which would then allow
3895 infinite bandwidths after a few hours of silence. To prevent this, avgidle is
3896 capped at maxidle.
3897 </Para>
3899 <Para>
3900 If overlimit, in theory, the CBQ could throttle itself for exactly the
3901 amount of time that was calculated to pass between packets, and then pass
3902 one packet, and throttle again. But see the 'minburst' parameter below.
3903 </Para>
3905 <Para>
3906 These are parameters you can specify in order to configure shaping:
3907 <VariableList>
3909 <VarListEntry>
3910 <Term>avpkt</Term>
3911 <ListItem>
3912 <Para>
3913 Average size of a packet, measured in bytes. Needed for calculating maxidle,
3914 which is derived from maxburst, which is specified in packets.
3915 </Para></ListItem>
3916 </VarListEntry>
3917 <VarListEntry>
3918 <Term>bandwidth</Term>
3919 <ListItem>
3920 <Para>
3921 The physical bandwidth of your device, needed for idle time
3922 calculations.
3923 </Para></ListItem>
3924 </VarListEntry>
3925 <VarListEntry>
3926 <Term>cell</Term>
3927 <ListItem>
3928 <Para>
3929 The time a packet takes to be transmitted over a device may grow in steps,
3930 based on the packet size. An 800 and an 806 size packet may take just as long
3931 to send, for example - this sets the granularity. Most often set to '8'.
3932 Must be an integral power of two.
3933 </Para></ListItem>
3934 </VarListEntry>
3935 <VarListEntry>
3936 <Term>maxburst</Term>
3937 <ListItem>
3938 <Para>
3939 This number of packets is used to calculate maxidle so that when avgidle is
3940 at maxidle, this number of average packets can be burst before avgidle drops
3941 to 0. Set it higher to be more tolerant of bursts. You can't set maxidle
3942 directly, only via this parameter.
3943 </Para></ListItem>
3944 </VarListEntry>
3945 <VarListEntry>
3946 <Term>minburst</Term>
3947 <ListItem>
3948 <Para>
3949 As mentioned before, CBQ needs to throttle in case of overlimit. The ideal
3950 solution is to do so for exactly the calculated idle time, and pass 1
3951 packet. For Unix kernels, however, it is generally hard to schedule events
3952 shorter than 10ms, so it is better to throttle for a longer period, and then
3953 pass minburst packets in one go, and then sleep minburst times longer.
3954 </Para>
3956 <Para>
3957 The time to wait is called the offtime. Higher values of minburst lead to
3958 more accurate shaping in the long term, but to bigger bursts at millisecond
3959 timescales.
3960 </Para></ListItem>
3961 </VarListEntry>
3962 <VarListEntry>
3963 <Term>minidle</Term>
3964 <ListItem>
3965 <Para>
3966 If avgidle is below 0, we are overlimits and need to wait until avgidle will
3967 be big enough to send one packet. To prevent a sudden burst from shutting
3968 down the link for a prolonged period of time, avgidle is reset to minidle if
3969 it gets too low.
3970 </Para>
3972 <Para>
3973 Minidle is specified in negative microseconds, so 10 means that avgidle is
3974 capped at -10us.
3975 </Para></ListItem>
3976 </VarListEntry>
3977 <VarListEntry>
3978 <Term>mpu</Term>
3979 <ListItem>
3980 <Para>
3981 Minimum packet size - needed because even a zero size packet is padded
3982 to 64 bytes on ethernet, and so takes a certain time to transmit. CBQ needs
3983 to know this to accurately calculate the idle time.
3984 </Para></ListItem>
3985 </VarListEntry>
3986 <VarListEntry>
3987 <Term>rate</Term>
3988 <ListItem>
3989 <Para>
3990 Desired rate of traffic leaving this qdisc - this is the 'speed knob'!
3991 </Para></ListItem>
3992 </VarListEntry>
3993 </VariableList>
3994 </Para>
3996 <Para>
3997 Internally, CBQ has a lot of fine tuning. For example, classes which are
3998 known not to have data enqueued to them aren't queried. Overlimit classes
3999 are penalized by lowering their effective priority. All very smart &amp;
4000 complicated.
4001 </Para>
4003 </Sect3>
4005 <Sect3>
4006 <Title>CBQ classful behaviour</Title>
4008 <Para>
4009 Besides shaping, using the aforementioned idletime approximations, CBQ also
4010 acts like the PRIO queue in the sense that classes can have differing
4011 priorities and that lower priority numbers will be polled before the higher
4012 priority ones.
4013 </Para>
4015 <Para>
4016 Each time a packet is requested by the hardware layer to be sent out to the
4017 network, a weighted round robin process ('WRR') starts, beginning with the
4018 lower-numbered priority classes.
4019 </Para>
4021 <Para>
4022 These are then grouped and queried if they have data available. If so, it is
4023 returned. After a class has been allowed to dequeue a number of bytes, the
4024 next class within that priority is tried.
4025 </Para>
4027 <Para>
4028 The following parameters control the WRR process:
4029 <VariableList>
4031 <VarListEntry>
4032 <Term>allot</Term>
4033 <ListItem>
4034 <Para>
4035 When the outer CBQ is asked for a packet to send out on the interface, it
4036 will try all inner qdiscs (in the classes) in turn, in order of 
4037 the 'priority' parameter. Each time a class gets its turn, it can only send out
4038 a limited amount of data. 'Allot' is the base unit of this amount. See 
4039 the 'weight' parameter for more information.
4040 </Para></ListItem>
4041 </VarListEntry>
4042 <VarListEntry>
4043 <Term>prio</Term>
4044 <ListItem>
4045 <Para>
4046 The CBQ can also act like the PRIO device. Inner classes with higher priority
4047 are tried first and as long as they have traffic, other classes are not
4048 polled for traffic.
4049 </Para></ListItem>
4050 </VarListEntry>
4051 <!--It is rather confusing between high/low "priority" and
4052     "priorigy number" around here.
4053     How about using large/small for the latter?-->
4054 <VarListEntry>
4055 <Term>weight</Term>
4056 <ListItem>
4057 <Para>
4058 Weight helps in the Weighted Round Robin process. Each class gets a chance
4059 to send in turn. If you have classes with significantly more bandwidth than
4060 other classes, it makes sense to allow them to send more data in one round
4061 than the others.
4062 </Para>
4064 <Para>
4065 A CBQ adds up all weights under a class, and normalizes them, so you can use
4066 arbitrary numbers: only the ratios are important. People have been 
4067 using 'rate/10' as a rule of thumb and it appears to work well. The renormalized
4068 weight is multiplied by the 'allot' parameter to determine how much data can
4069 be sent in one round. 
4070 </Para></ListItem>
4071 </VarListEntry>
4072 </VariableList>
4073 </Para>
4075 <Para>
4076 Please note that all classes within an CBQ hierarchy need to share the same
4077 major number!
4078 </Para>
4080 </Sect3>
4082 <Sect3>
4083 <Title>CBQ parameters that determine link sharing &amp; borrowing</Title>
4085 <Para>
4086 Besides purely limiting certain kinds of traffic, it is also possible to
4087 specify which classes can borrow capacity from other classes or, conversely,
4088 lend out bandwidth.
4089 </Para>
4091 <Para>
4092 <VariableList>
4094 <VarListEntry>
4095 <Term>Isolated/sharing</Term>
4096 <ListItem>
4097 <Para>
4098 A class that is configured with 'isolated' will not lend out bandwidth to
4099 sibling classes. Use this if you have competing or mutually-unfriendly
4100 agencies on your link who do not want to give each other freebies.
4101 </Para>
4103 <Para>
4104 The control program tc also knows about 'sharing', which is the reverse 
4105 of 'isolated'.
4106 </Para></ListItem>
4107 </VarListEntry>
4108 <VarListEntry>
4109 <Term>bounded/borrow</Term>
4110 <ListItem>
4111 <Para>
4112 A class can also be 'bounded', which means that it will not try to borrow
4113 bandwidth from sibling classes. tc also knows about 'borrow', which is the
4114 reverse of 'bounded'.
4115 </Para></ListItem>
4116 </VarListEntry>
4117 </VariableList>
4118 A typical situation might be where you have two agencies on your link which
4119 are both 'isolated' and 'bounded', which means that they are really limited
4120 to their assigned rate, and also won't allow each other to borrow.
4121 </Para>
4123 <Para>
4124 Within such an agency class, there might be other classes which are allowed
4125 to swap bandwidth.
4126 </Para>
4128 </Sect3>
4130 <Sect3>
4131 <Title>Sample configuration</Title>
4132 <Screen>
4134                1:           root qdisc
4135                |
4136               1:1           child class
4137              /   \
4138             /     \
4139           1:3     1:4       leaf classes
4140            |       |
4141           30:     40:       qdiscs
4142          (sfq)   (sfq)
4143 </Screen>
4145 <Para>
4146 This configuration limits webserver traffic to 5mbit and SMTP traffic to 3
4147 mbit. Together, they may not get more than 6mbit. We have a 100mbit NIC and
4148 the classes may borrow bandwidth from each other.
4150 <Screen>
4151 # tc qdisc add dev eth0 root handle 1:0 cbq bandwidth 100Mbit         \
4152   avpkt 1000 cell 8
4153 # tc class add dev eth0 parent 1:0 classid 1:1 cbq bandwidth 100Mbit  \
4154   rate 6Mbit weight 0.6Mbit prio 8 allot 1514 cell 8 maxburst 20      \
4155   avpkt 1000 bounded
4156 </Screen>
4158 This part installs the root and the customary 1:1 class. The 1:1 class is
4159 bounded, so the total bandwidth can't exceed 6mbit.
4160 </Para>
4162 <Para>
4163 As said before, CBQ requires a *lot* of knobs. All parameters are explained
4164 above, however. The corresponding HTB configuration is lots simpler.
4165 </Para>
4167 <Para>
4169 <Screen>
4170 # tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:3 cbq bandwidth 100Mbit  \
4171   rate 5Mbit weight 0.5Mbit prio 5 allot 1514 cell 8 maxburst 20      \
4172   avpkt 1000                       
4173 # tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:4 cbq bandwidth 100Mbit  \
4174   rate 3Mbit weight 0.3Mbit prio 5 allot 1514 cell 8 maxburst 20      \
4175   avpkt 1000
4176 </Screen>
4178 </Para>
4180 <Para>
4181 These are our two leaf classes. Note how we scale the weight with the configured
4182 rate. Both classes are not bounded, but they are connected to class 1:1
4183 which is bounded.  So the sum of bandwith of the 2 classes will never be
4184 more than 6mbit. The classids need to be within the same major number as
4185 the parent qdisc, by the way!
4186 </Para>
4188 <Para>
4190 <Screen>
4191 # tc qdisc add dev eth0 parent 1:3 handle 30: sfq
4192 # tc qdisc add dev eth0 parent 1:4 handle 40: sfq
4193 </Screen>
4195 </Para>
4197 <Para>
4198 Both classes have a FIFO qdisc by default.  But we replaced these with an SFQ
4199 queue so each flow of data is treated equally.
4201 <Screen>
4202 # tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 1 u32 match ip \
4203   sport 80 0xffff flowid 1:3
4204 # tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 1 u32 match ip \
4205   sport 25 0xffff flowid 1:4
4206 </Screen>
4208 </Para>
4210 <Para>
4211 These commands, attached directly to the root, send traffic to the right
4212 qdiscs.
4213 </Para>
4215 <Para>
4216 Note that we use 'tc class add' to CREATE classes within a qdisc, but that
4217 we use 'tc qdisc add' to actually add qdiscs to these classes.
4218 </Para>
4220 <Para>
4221 You may wonder what happens to traffic that is not classified by any of the
4222 two rules. It appears that in this case, data will then be processed within
4223 1:0, and be unlimited. 
4224 </Para>
4226 <Para>
4227 If SMTP+web together try to exceed the set limit of 6mbit/s, bandwidth will
4228 be divided according to the weight parameter, giving 5/8 of traffic to  the
4229 webserver and 3/8 to the mail server.
4230 </Para>
4232 <Para>
4233 With this configuration you can also say that webserver traffic will always
4234 get at minimum 5/8 * 6 mbit = 3.75 mbit.
4235 </Para>
4237 </Sect3>
4239 <Sect3>
4240 <Title>Other CBQ parameters: split &amp; defmap</Title>
4242 <Para>
4243 As said before, a classful qdisc needs to call filters to determine
4244 which class a packet will be enqueued to. 
4245 </Para>
4247 <Para>
4248 Besides calling the filter, CBQ offers other options, defmap &amp; split.
4249 This is pretty complicated to understand, and it is not vital. But as this
4250 is the only known place where defmap &amp; split are properly explained, I'm
4251 doing my best. 
4252 </Para>
4254 <Para>
4255 As you will often want to filter on the Type of Service field only, a special
4256 syntax is provided. Whenever the CBQ needs to figure out where a packet
4257 needs to be enqueued, it checks if this node is a 'split node'. If so, one
4258 of the sub-qdiscs has indicated that it wishes to receive all packets with
4259 a certain configured priority, as might be derived from the TOS field, or
4260 socket options set by applications.
4261 </Para>
4263 <Para>
4264 The packets' priority bits are and-ed with the defmap field to see if a match
4265 exists. In other words, this is a short-hand way of creating a very fast
4266 filter, which only matches certain priorities. A defmap of ff (hex) will
4267 match everything, a map of 0 nothing. A sample configuration may help make
4268 things clearer:
4269 </Para>
4271 <Para>
4273 <Screen>
4274 # tc qdisc add dev eth1 root handle 1: cbq bandwidth 10Mbit allot 1514 \
4275   cell 8 avpkt 1000 mpu 64
4277 # tc class add dev eth1 parent 1:0 classid 1:1 cbq bandwidth 10Mbit    \
4278   rate 10Mbit allot 1514 cell 8 weight 1Mbit prio 8 maxburst 20        \
4279   avpkt 1000
4280 </Screen>
4282 Standard CBQ preamble. I never get used to the sheer amount of numbers
4283 required!
4284 </Para>
4286 <Para>
4287 Defmap refers to TC_PRIO bits, which are defined as follows:
4288 </Para>
4290 <Para>
4292 <Screen>
4293 TC_PRIO..          Num  Corresponds to TOS
4294 -------------------------------------------------
4295 BESTEFFORT         0    Maximize Reliablity        
4296 FILLER             1    Minimize Cost              
4297 BULK               2    Maximize Throughput (0x8)  
4298 INTERACTIVE_BULK   4                               
4299 INTERACTIVE        6    Minimize Delay (0x10)      
4300 CONTROL            7                               
4301 </Screen>
4303 </Para>
4305 <Para>
4306 The TC_PRIO.. number corresponds to bits, counted from the right. See the
4307 pfifo_fast section for more details how TOS bits are converted to
4308 priorities.
4309 </Para>
4311 <Para>
4312 Now the interactive and the bulk classes:
4313 </Para>
4315 <Para>
4317 <Screen>
4318 # tc class add dev eth1 parent 1:1 classid 1:2 cbq bandwidth 10Mbit     \
4319   rate 1Mbit allot 1514 cell 8 weight 100Kbit prio 3 maxburst 20        \
4320   avpkt 1000 split 1:0 defmap c0
4322 # tc class add dev eth1 parent 1:1 classid 1:3 cbq bandwidth 10Mbit     \
4323   rate 8Mbit allot 1514 cell 8 weight 800Kbit prio 7 maxburst 20        \
4324   avpkt 1000 split 1:0 defmap 3f
4325 </Screen>
4327 </Para>
4329 <Para>
4330 The 'split qdisc' is 1:0, which is where the choice will be made. C0 is
4331 binary for 11000000, 3F for 00111111, so these two together will match
4332 everything. The first class matches bits 7 &#38; 6, and thus corresponds 
4333 to 'interactive' and 'control' traffic. The second class matches the rest.
4334 </Para>
4336 <Para>
4337 Node 1:0 now has a table like this:
4339 <Screen>
4340 priority        send to
4341 0               1:3
4342 1               1:3
4343 2               1:3
4344 3               1:3
4345 4               1:3
4346 5               1:3
4347 6               1:2
4348 7               1:2
4349 </Screen>
4351 </Para>
4353 <Para>
4354 For additional fun, you can also pass a 'change mask', which indicates
4355 exactly which priorities you wish to change. You only need to use this if you
4356 are running 'tc class change'. For example, to add best effort traffic to
4357 1:2, we could run this:
4358 </Para>
4360 <Para>
4362 <Screen>
4363 # tc class change dev eth1 classid 1:2 cbq defmap 01/01
4364 </Screen>
4366 </Para>
4368 <Para>
4369 The priority map at 1:0 now looks like this:
4370 </Para>
4372 <Para>
4374 <Screen>
4375 priority        send to
4376 0               1:2
4377 1               1:3
4378 2               1:3
4379 3               1:3
4380 4               1:3
4381 5               1:3
4382 6               1:2
4383 7               1:2
4384 </Screen>
4386 </Para>
4388 <Para>
4389 FIXME: did not test 'tc class change', only looked at the source.
4390 </Para>
4392 </Sect3>
4394 </Sect2>
4396 <Sect2>
4397 <Title>Hierarchical Token Bucket </Title>
4399 <Para>
4400 Martin Devera (&lt;devik&gt;) rightly realised that CBQ is complex and does
4401 not seem optimized for many typical situations. His Hierarchical approach is
4402 well suited for setups where you have a fixed amount of bandwidth which you
4403 want to divide for different purposes, giving each purpose a guaranteed
4404 bandwidth, with the possibility of specifying how much bandwidth can be
4405 borrowed.
4406 </Para>
4408 <Para>
4409 HTB works just like CBQ but does not resort to idle time calculations to
4410 shape. Instead, it is a classful Token Bucket Filter - hence the name. It
4411 has only a few parameters, which are well documented on his 
4412 <ULink
4413 URL="http://luxik.cdi.cz/~devik/qos/htb/"
4414 >site</ULink
4416 </Para>
4418 <Para>
4419 As your HTB configuration gets more complex, your configuration scales
4420 well. With CBQ it is already complex even in simple cases! HTB3 (check
4421 <ulink url="http://luxik.cdi.cz/~devik/qos/htb/">its homepage</ulink> for
4422 details on HTB versions) is now part of the official kernel sources 
4423 (from 2.4.20-pre1 and 2.5.31 onwards). However, maybe you still need to
4424 get a HTB3 patched version of 'tc': HTB kernel and userspace parts must
4425 be the same major version, or 'tc' will not work with HTB.
4427 </Para>
4429 <Para>
4430 If you already have a modern kernel, or are in a position to patch your 
4431 kernel, by all means consider HTB.
4432 </para>
4435 <Sect3>
4436 <Title>Sample configuration</Title>
4438 <Para>
4439 Functionally almost identical to the CBQ sample configuration above:
4440 </Para>
4442 <Para>
4444 <Screen>
4445 # tc qdisc add dev eth0 root handle 1: htb default 30
4447 # tc class add dev eth0 parent 1: classid 1:1 htb rate 6mbit burst 15k
4449 # tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:10 htb rate 5mbit burst 15k
4450 # tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:20 htb rate 3mbit ceil 6mbit burst 15k
4451 # tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:30 htb rate 1kbit ceil 6mbit burst 15k
4452 </Screen>
4454 </Para>
4456 <Para>
4457 The author then recommends SFQ for beneath these classes:
4459 <Screen>
4460 # tc qdisc add dev eth0 parent 1:10 handle 10: sfq perturb 10
4461 # tc qdisc add dev eth0 parent 1:20 handle 20: sfq perturb 10
4462 # tc qdisc add dev eth0 parent 1:30 handle 30: sfq perturb 10
4463 </Screen>
4465 </Para>
4467 <Para>
4468 Add the filters which direct traffic to the right classes:
4470 <Screen>
4471 # U32="tc filter add dev eth0 protocol ip parent 1:0 prio 1 u32"
4472 # $U32 match ip dport 80 0xffff flowid 1:10
4473 # $U32 match ip sport 25 0xffff flowid 1:20
4474 </Screen>
4476 And that's it - no unsightly unexplained numbers, no undocumented
4477 parameters. 
4478 </Para>
4480 <Para>
4481 HTB certainly looks wonderful - if 10: and 20: both have their guaranteed
4482 bandwidth, and more is left to divide, they borrow in a 5:3 ratio, just as
4483 you would expect.
4484 </Para>
4486 <Para>
4487 Unclassified traffic gets routed to 30:, which has little bandwidth of its
4488 own but can borrow everything that is left over. Because we chose SFQ
4489 internally, we get fairness thrown in for free!
4490 </Para>
4492 </Sect3>
4494 </Sect2>
4496 </Sect1>
4498 <Sect1 id="lartc.qdisc.filters">
4499   <Title>Classifying packets with filters</Title>
4501 <Para>
4502 To determine which class shall process a packet, the so-called 'classifier
4503 chain' is called each time a choice needs to be made. This chain consists of
4504 all filters attached to the classful qdisc that needs to decide.
4505 </Para>
4507 <Para>To reiterate the tree, which is not a tree:
4508 </Para>
4510 <Screen width="80">
4511                     root 1:
4512                       |
4513                     _1:1_
4514                    /  |  \
4515                   /   |   \
4516                  /    |    \
4517                10:   11:   12:
4518               /   \       /   \
4519            10:1  10:2   12:1  12:2
4520 </Screen>
4522 <Para>
4523 When enqueueing a packet, at each branch the filter chain is consulted for a
4524 relevant instruction. A typical setup might be to have a filter in 1:1 that
4525 directs a packet to 12: and a filter on 12: that sends the packet to 12:2.
4526 </Para>
4528 <Para>
4529 You might also attach this latter rule to 1:1, but you can make efficiency
4530 gains by having more specific tests lower in the chain.
4531 </Para>
4533 <Para>
4534 You can't filter a packet 'upwards', by the way. Also, with HTB, you should
4535 attach all filters to the root!
4536 </Para>
4538 <Para>
4539 And again - packets are only enqueued downwards! When they are dequeued,
4540 they go up again, where the interface lives. They do NOT fall off the end of
4541 the tree to the network adaptor!
4542 </Para>
4544 <Sect2>
4545 <Title>Some simple filtering examples</Title>
4547 <Para>
4548 As explained in the Classifier chapter, you can match on literally anything,
4549 using a very complicated syntax. To start, we will show how to do the
4550 obvious things, which luckily are quite easy.
4551 </Para>
4553 <Para>
4554 Let's say we have a PRIO qdisc called '10:' which contains three classes, and
4555 we want to assign all traffic from and to port 22 to the highest priority
4556 band, the filters would be:
4557 </Para>
4559 <Para>
4561 <Screen>
4562 # tc filter add dev eth0 protocol ip parent 10: prio 1 u32 match \ 
4563   ip dport 22 0xffff flowid 10:1
4564 # tc filter add dev eth0 protocol ip parent 10: prio 1 u32 match \
4565   ip sport 80 0xffff flowid 10:1
4566 # tc filter add dev eth0 protocol ip parent 10: prio 2 flowid 10:2
4567 </Screen>
4569 </Para>
4571 <Para>
4572 What does this say? It says: attach to eth0, node 10: a  priority 1 u32
4573 filter that matches on IP destination port 22 *exactly* and send it to band
4574 10:1. And it then repeats the same for source port 80. The last command says
4575 that anything unmatched so far should go to band 10:2, the next-highest
4576 priority.
4577 </Para>
4579 <Para>
4580 You need to add 'eth0', or whatever your interface is called, because each
4581 interface has a unique namespace of handles.
4582 </Para>
4584 <Para>
4585 To select on an IP address, use this:
4587 <Screen>
4588 # tc filter add dev eth0 parent 10:0 protocol ip prio 1 u32 \ 
4589   match ip dst 4.3.2.1/32 flowid 10:1
4590 # tc filter add dev eth0 parent 10:0 protocol ip prio 1 u32 \
4591   match ip src 1.2.3.4/32 flowid 10:1
4592 # tc filter add dev eth0 protocol ip parent 10: prio 2      \
4593   flowid 10:2
4594 </Screen>
4596 </Para>
4598 <Para>
4599 This assigns traffic to 4.3.2.1 and traffic from 1.2.3.4 to the highest
4600 priority queue, and the rest to the next-highest one.
4601 </Para>
4603 <Para>
4604 You can concatenate matches, to match on traffic from 1.2.3.4 and from port
4605 80, do this:
4607 <Screen>
4608 # tc filter add dev eth0 parent 10:0 protocol ip prio 1 u32 match ip src 4.3.2.1/32 \
4609   match ip sport 80 0xffff flowid 10:1
4610 </Screen>
4612 </Para>
4614 </Sect2>
4616 <Sect2 id="lartc.filtering.simple">
4617 <Title>All the filtering commands you will normally need</Title>
4619 <Para>
4620 Most shaping commands presented here start with this preamble:
4622 <Screen>
4623 # tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 1 u32 ..
4624 </Screen>
4626 These are the so called 'u32' matches, which can match on ANY part of a
4627 packet.
4628 <VariableList>
4630 <VarListEntry>
4631 <Term>On source/destination address</Term>
4632 <ListItem>
4633 <Para>
4634 Source mask 'match ip src 1.2.3.0/24', destination mask 'match ip dst
4635 4.3.2.0/24'. To match a single host, use /32, or omit the mask.
4636 </Para></ListItem>
4637 </VarListEntry>
4638 <VarListEntry>
4639 <Term>On source/destination port, all IP protocols</Term>
4640 <ListItem>
4641 <Para>
4642 Source: 'match ip sport 80 0xffff', destination: 'match ip dport 80 0xffff'
4643 </Para></ListItem>
4644 </VarListEntry>
4645 <VarListEntry>
4646 <Term>On ip protocol (tcp, udp, icmp, gre, ipsec)</Term>
4647 <ListItem>
4648 <Para>
4649 Use the numbers from /etc/protocols, for example, icmp is 1: 'match ip
4650 protocol 1 0xff'. 
4651 </Para></ListItem>
4652 </VarListEntry>
4653 <VarListEntry>
4654 <Term>On fwmark</Term>
4655 <ListItem>
4656 <Para>
4657 You can mark packets with either ipchains or iptables and have that mark
4658 survive routing across interfaces. This is really useful to for example only
4659 shape traffic on eth1 that came in on eth0. Syntax:
4660 <screen>
4661 # tc filter add dev eth1 protocol ip parent 1:0 prio 1 handle 6 fw flowid 1:1
4662 </screen>
4663 Note that this is not a u32 match!
4664 </Para>
4666 <Para>
4667 You can place a mark like this:
4669 <Screen>
4670 # iptables -A PREROUTING -t mangle -i eth0 -j MARK --set-mark 6
4671 </Screen>
4673 The number 6 is arbitrary.
4674 </Para>
4676 <Para>
4677 If you don't want to understand the full tc filter syntax, just use
4678 iptables, and only learn to select on fwmark. You can also have iptables
4679 print basic statistics that will help you debug your rules.
4680 The following command will show you all the rules that mark packages
4681 in the mangle table, also how many packages and bytes have matched.
4683 <Screen>
4684 # iptables -L -t mangle -n -v
4685 </Screen>
4688 </Para></ListItem>
4689 </VarListEntry>
4690 <VarListEntry>
4691 <Term>On the TOS field</Term>
4692 <ListItem>
4693 <Para>
4694 To select interactive, minimum delay traffic:
4696 <Screen>
4697 # tc filter add dev ppp0 parent 1:0 protocol ip prio 10 u32 \
4698       match ip tos 0x10 0xff \
4699      flowid 1:4
4700 </Screen>
4702 Use 0x08 0xff for bulk traffic.
4703 </Para></ListItem>
4704 </VarListEntry>
4705 </VariableList>
4706 </Para>
4708 <Para>
4709 For more filtering commands, see the Advanced Filters chapter.
4710 </Para>
4712 </Sect2>
4714 </Sect1>
4715 <Sect1 id="lartc.imq">
4716 <Title>The Intermediate queueing device (IMQ)</Title>
4718 <Para>
4719 The Intermediate queueing device is not a qdisc but its usage is tightly bound
4720 to qdiscs. Within linux, qdiscs are attached to network devices and everything
4721 that is queued to the device is first queued to the qdisc. From this concept,
4722 two limitations arise:
4723 </Para>
4725 <Orderedlist>
4726 <Listitem>
4727 <Para>
4728 Only egress shaping is possible (an ingress qdisc exists, but its
4729 possibilities are very limited compared to classful qdiscs).
4730 </Para>
4731 </Listitem>
4732 <Listitem>
4733 <Para>
4734 A qdisc can only see traffic of one interface, global limitations can't be
4735 placed.
4736 </Para>
4737 </Listitem>
4738 </Orderedlist>
4740 <Para>
4741 IMQ is there to help solve those two limitations. In short, you can put 
4742 everything you choose in a qdisc. Specially marked packets get intercepted
4743 in netfilter NF_IP_PRE_ROUTING and NF_IP_POST_ROUTING hooks and pass through
4744 the qdisc attached to an imq device. An iptables target is used for marking
4745 the packets.
4746 </Para>
4748 <Para>
4749 This enables you to do ingress shaping as you can just mark packets coming in from somewhere and/or treat interfaces as classes to set global limits.
4750 You can also do lots of other stuff like just putting your http traffic in a
4751 qdisc, put new connection requests in a qdisc, ...
4752 </Para>
4754 <Sect2>
4755 <Title>Sample configuration</Title>
4757 <Para>
4758 The first thing that might come to mind is use ingress shaping to give yourself
4759 a high guaranteed bandwidth. ;)
4760 Configuration is just like with any other interface:
4762 <Screen>
4763 tc qdisc add dev imq0 root handle 1: htb default 20
4765 tc class add dev imq0 parent 1: classid 1:1 htb rate 2mbit burst 15k
4767 tc class add dev imq0 parent 1:1 classid 1:10 htb rate 1mbit
4768 tc class add dev imq0 parent 1:1 classid 1:20 htb rate 1mbit
4770 tc qdisc add dev imq0 parent 1:10 handle 10: pfifo
4771 tc qdisc add dev imq0 parent 1:20 handle 20: sfq
4773 tc filter add dev imq0 parent 10:0 protocol ip prio 1 u32 match \
4774                 ip dst 10.0.0.230/32 flowid 1:10
4775 </Screen>
4777 In this example u32 is used for classification. Other classifiers should work as
4778 expected.
4779 Next traffic has to be selected and marked to be enqueued to imq0.
4781 <Screen>
4782 iptables -t mangle -A PREROUTING -i eth0 -j IMQ --todev 0
4784 ip link set imq0 up
4785 </Screen>
4787 </Para>
4789 <Para>
4790 The IMQ iptables targets is valid in the PREROUTING and POSTROUTING chains of
4791 the mangle table. It's syntax is 
4793 <Screen>
4794 IMQ [ --todev n ]       n : number of imq device
4795 </Screen>
4797 An ip6tables target is also provided.
4798 </Para>
4800 <Para>
4801 Please note traffic is not enqueued when the target is hit but afterwards.
4802 The exact location where traffic enters the imq device depends on the
4803 direction of the traffic (in/out).
4804 These are the predefined netfilter hooks used by iptables:
4806 <Screen>
4807 enum nf_ip_hook_priorities {
4808         NF_IP_PRI_FIRST = INT_MIN,
4809         NF_IP_PRI_CONNTRACK = -200,
4810         NF_IP_PRI_MANGLE = -150,
4811         NF_IP_PRI_NAT_DST = -100,
4812         NF_IP_PRI_FILTER = 0,
4813         NF_IP_PRI_NAT_SRC = 100,
4814         NF_IP_PRI_LAST = INT_MAX,
4816 </Screen>
4818 </Para>
4820 <Para>
4821 For ingress traffic, imq registers itself with NF_IP_PRI_MANGLE + 1 priority
4822 which means packets enter the imq device directly after the mangle PREROUTING
4823 chain has been passed.
4824 </Para>
4826 <Para>
4827 For egress imq uses NF_IP_PRI_LAST which honours the fact that packets dropped
4828 by the filter table won't occupy bandwidth.
4829 </Para>
4831 <Para>
4832 The patches and some more information can be found at the
4833 <ULink
4834 URL="http://luxik.cdi.cz/~patrick/imq/"
4835 >imq site</ULink>.
4836 </Para>
4838 </Sect2>
4840 </Sect1>
4842 </chapter>
4844 <chapter id="lartc.loadshare">
4845 <Title>Load sharing over multiple interfaces</Title>
4847 <Para>
4848 There are several ways of doing this. One of the easiest and straightforward
4849 ways is 'TEQL' - "True" (or "trivial") link equalizer. Like most things
4850 having to do with queueing, load sharing goes both ways. Both ends of a link
4851 may need to participate for full effect.
4852 </Para>
4854 <Para>
4855 Imagine this situation:
4856 </Para>
4858 <Para>
4860 <Screen>
4861                  +-------+   eth1   +-------+
4862                  |       |==========|       |
4863  'network 1' ----|   A   |          |   B   |---- 'network 2'
4864                  |       |==========|       |
4865                  +-------+   eth2   +-------+
4866 </Screen>
4868 </Para>
4870 <Para>
4871 A and B are routers, and for the moment we'll assume both run Linux. If
4872 traffic is going from network 1 to network 2, router A needs to distribute
4873 the packets over both links to B. Router B needs to be configured to accept
4874 this. Same goes the other way around, when packets go from network 2 to
4875 network 1, router B needs to send the packets over both eth1 and eth2.
4876 </Para>
4878 <Para>
4879 The distributing part is done by a 'TEQL' device, like this (it couldn't be
4880 easier):
4881 </Para>
4883 <Para>
4885 <Screen>
4886 # tc qdisc add dev eth1 root teql0
4887 # tc qdisc add dev eth2 root teql0
4888 # ip link set dev teql0 up
4889 </Screen>
4891 </Para>
4893 <Para>
4894 Don't forget the 'ip link set up' command!
4895 </Para>
4897 <Para>
4898 This needs to be done on both hosts. The device teql0 is basically a
4899 roundrobbin distributor over eth1 and eth2, for sending packets. No data
4900 ever comes in over an teql device, that just appears on the 'raw' eth1 and
4901 eth2.
4902 </Para>
4904 <Para>
4905 But now we just have devices, we also need proper routing. One way to do
4906 this is to assign a /31 network to both links, and a /31 to the teql0 device
4907 as well:
4908 </Para>
4910 <Para>
4911 On router A:
4913 <Screen>
4914 # ip addr add dev eth1 10.0.0.0/31
4915 # ip addr add dev eth2 10.0.0.2/31
4916 # ip addr add dev teql0 10.0.0.4/31
4917 </Screen>
4919 </Para>
4921 <Para>
4922 On router B:
4924 <Screen>
4925 # ip addr add dev eth1 10.0.0.1/31
4926 # ip addr add dev eth2 10.0.0.3/31
4927 # ip addr add dev teql0 10.0.0.5/31
4928 </Screen>
4930 </Para>
4932 <Para>
4933 Router A should now be able to ping 10.0.0.1, 10.0.0.3 and 10.0.0.5 over the
4934 2 real links and the 1 equalized device. Router B should be able to ping
4935 10.0.0.0, 10.0.0.2 and 10.0.0.4 over the links.
4936 </Para>
4938 <Para>
4939 If this works, Router A should make 10.0.0.5 its route for reaching network
4940 2, and Router B should make 10.0.0.4 its route for reaching network 1. For
4941 the special case where network 1 is your network at home, and network 2 is
4942 the Internet, Router A should make 10.0.0.5 its default gateway.
4943 </Para>
4945 <Sect1 id="lartc.loadshare.caveats">
4946   <Title>Caveats</Title>
4948 <Para>
4949 Nothing is as easy as it seems. eth1 and eth2 on both router A and B need to
4950 have return path filtering turned off, because they will otherwise drop
4951 packets destined for ip addresses other than their own:
4952 </Para>
4954 <Para>
4956 <Screen>
4957 # echo 0 &#62; /proc/sys/net/ipv4/conf/eth1/rp_filter
4958 # echo 0 &#62; /proc/sys/net/ipv4/conf/eth2/rp_filter
4959 </Screen>
4961 </Para>
4963 <Para>
4964 Then there is the nasty problem of packet reordering. Let's say 6 packets
4965 need to be sent from A to B - eth1 might get 1, 3 and 5. eth2 would then do
4966 2, 4 and 6. In an ideal world, router B would receive this in order, 1, 2,
4967 3, 4, 5, 6. But the possibility is very real that the kernel gets it like
4968 this: 2, 1, 4, 3, 6, 5. The problem is that this confuses TCP/IP. While not
4969 a problem for links carrying many different TCP/IP sessions, you won't be
4970 able to bundle multiple links and get to ftp a single file lots faster,
4971 except when your receiving or sending OS is Linux, which is not easily
4972 shaken by some simple reordering.
4973 </Para>
4975 <Para>
4976 However, for lots of applications, link load balancing is a great idea.
4977 </Para>
4979 </Sect1>
4980 <Sect1 id="lartc.loadshare.other">
4981   <Title>Other possibilities</Title>
4982 <para>
4983 William Stearns has used an advanced tunneling setup to achieve good use of
4984 multiple, unrelated, internet connections together. It can be found on
4985 <ULink
4986 URL="http://www.stearns.org/tunnel/">his tunneling page</ULink>.
4987 </para>
4988 <para>
4989 The HOWTO may feature more about this in the future.
4990 </para>
4991 </Sect1>
4992 </chapter>
4994 <chapter id="lartc.netfilter">
4995 <Title>Netfilter &amp; iproute - marking packets</Title>
4997 <Para>
4998 So far we've seen how iproute works, and netfilter was mentioned a few
4999 times. This would be a good time to browse through <ULink
5000 URL="http://netfilter.samba.org/unreliable-guides/"
5001 >Rusty's Remarkably Unreliable Guides</ULink
5002 >. Netfilter itself
5003 can be found <ULink
5004 URL="http://netfilter.filewatcher.org/"
5005 >here</ULink
5007 </Para>
5009 <Para>
5010 Netfilter allows us to filter packets, or mangle their headers. One special
5011 feature is that we can mark a packet with a number. This is done with the
5012 --set-mark facility. 
5013 </Para>
5015 <Para>
5016 As an example, this command marks all packets destined for port 25, outgoing
5017 mail:
5018 </Para>
5020 <Para>
5022 <Screen>
5023 # iptables -A PREROUTING -i eth0 -t mangle -p tcp --dport 25 \
5024  -j MARK --set-mark 1
5025 </Screen>
5027 </Para>
5029 <Para>
5030 Let's say that we have multiple connections, one that is fast (and
5031 expensive, per megabyte) and one that is slower, but flat fee. We would most
5032 certainly like outgoing mail to go via the cheap route.
5033 </Para>
5035 <Para>
5036 We've already marked the packets with a '1', we now instruct the routing
5037 policy database to act on this:
5038 </Para>
5040 <Para>
5042 <Screen>
5043 # echo 201 mail.out &#62;&#62; /etc/iproute2/rt_tables
5044 # ip rule add fwmark 1 table mail.out
5045 # ip rule ls
5046 0:      from all lookup local 
5047 32764:  from all fwmark        1 lookup mail.out 
5048 32766:  from all lookup main 
5049 32767:  from all lookup default 
5050 </Screen>
5052 </Para>
5054 <Para>
5055 Now we generate a route to the slow but cheap link in the mail.out table:
5057 <Screen>
5058 # /sbin/ip route add default via 195.96.98.253 dev ppp0 table mail.out
5059 </Screen>
5061 </Para>
5063 <Para>
5064 And we are done. Should we want to make exceptions, there are lots of ways
5065 to achieve this. We can modify the netfilter statement to exclude certain
5066 hosts, or we can insert a rule with a lower priority that points to the main
5067 table for our excepted hosts.
5068 </Para>
5070 <Para>
5071 We can also use this feature to honour TOS bits by marking packets with a
5072 different type of service with different numbers, and creating rules to act
5073 on that. This way you can even dedicate, say, an ISDN line to interactive
5074 sessions.
5075 </Para>
5077 <Para>
5078 Needless to say, this also works fine on a host that's doing NAT
5079 ('masquerading').
5080 </Para>
5082 <Para>
5083 IMPORTANT: We received a report that MASQ and SNAT at least collide
5084 with marking packets. Rusty Russell explains it in
5085 <ULink
5086 URL="http://lists.samba.org/pipermail/netfilter/2000-November/006089.html"
5087 >this posting</ULink
5088 >. Turn off the reverse path filter to make it work
5089 properly.
5090 </Para>
5092 <Para>
5093 Note: to mark packets, you need to have some options enabled in your
5094 kernel:
5095 </Para>
5097 <Para>
5099 <Screen>
5100 IP: advanced router (CONFIG_IP_ADVANCED_ROUTER) [Y/n/?]
5101 IP: policy routing (CONFIG_IP_MULTIPLE_TABLES) [Y/n/?]
5102 IP: use netfilter MARK value as routing key (CONFIG_IP_ROUTE_FWMARK) [Y/n/?]
5103 </Screen>
5105 </Para>
5107 <Para>
5108 See also the <xref linkend="lartc.cookbook.squid"> in the
5109 <citetitle><xref linkend="lartc.cookbook"></citetitle>.
5110 </Para>
5112 </chapter>
5114 <chapter id="lartc.adv-filter"
5115   xreflabel="Advanced filters for (re-)classifying packets">
5116   <Title>Advanced filters for (re-)classifying packets</Title>
5118 <Para>
5119 As explained in the section on classful queueing disciplines, filters are
5120 needed to classify packets into any of the sub-queues. These filters are
5121 called from within the classful qdisc.
5122 </Para>
5124 <Para>
5125 Here is an incomplete list of classifiers available:
5126 <VariableList>
5128 <VarListEntry>
5129 <Term>fw</Term>
5130 <ListItem>
5131 <Para>
5132 Bases the decision on how the firewall has marked the packet. This can be
5133 the easy way out if you don't want to learn tc filter syntax. See the
5134 Queueing chapter for details.
5135 </Para></ListItem>
5136 </VarListEntry>
5137 <VarListEntry>
5138 <Term>u32</Term>
5139 <ListItem>
5140 <Para>
5141 Bases the decision on fields within the packet (i.e. source IP address, etc)
5142 </Para></ListItem>
5143 </VarListEntry>
5144 <VarListEntry>
5145 <Term>route</Term>
5146 <ListItem>
5147 <Para>
5148 Bases the decision on which route the packet will be routed by
5149 </Para></ListItem>
5150 </VarListEntry>
5151 <VarListEntry>
5152 <Term>rsvp, rsvp6</Term>
5153 <ListItem>
5154 <Para>
5155 Routes packets based on <ULink
5156 URL="http://www.isi.edu/div7/rsvp/overview.html"
5157 >RSVP </ULink
5158 >. Only useful
5159 on networks you control - the Internet does not respect RSVP.
5160 </Para></ListItem>
5161 </VarListEntry>
5162 <VarListEntry>
5163 <Term>tcindex</Term>
5164 <ListItem>
5165 <Para>
5166 Used in the DSMARK qdisc, see the relevant section.
5167 </Para></ListItem>
5168 </VarListEntry>
5169 </VariableList>
5170 </Para>
5172 <Para>
5173 Note that in general there are many ways in which you can classify packet
5174 and that it generally comes down to preference as to which system you wish
5175 to use.
5176 </Para>
5178 <Para>
5179 Classifiers in general accept a few arguments in common. They are listed
5180 here for convenience:
5181 </Para>
5183 <Para>
5184 <VariableList>
5186 <VarListEntry>
5187 <Term>protocol</Term>
5188 <ListItem>
5189 <Para>
5190 The protocol this classifier will accept. Generally you will only be
5191 accepting only IP traffic. Required.
5192 </Para></ListItem>
5193 </VarListEntry>
5194 <VarListEntry>
5195 <Term>parent</Term>
5196 <ListItem>
5197 <Para>
5198 The handle this classifier is to be attached to. This handle must be
5199 an already existing class. Required.
5200 </Para></ListItem>
5201 </VarListEntry>
5202 <VarListEntry>
5203 <Term>prio</Term>
5204 <ListItem>
5205 <Para>
5206 The priority of this classifier. Lower numbers get tested first.
5207 </Para></ListItem>
5208 </VarListEntry>
5209 <VarListEntry>
5210 <Term>handle</Term>
5211 <ListItem>
5212 <Para>
5213 This handle means different things to different filters.
5214 </Para></ListItem>
5215 </VarListEntry>
5216 </VariableList>
5217 </Para>
5219 <Para>
5220 All the following sections will assume you are trying to shape the traffic
5221 going to <Literal remap="tt">HostA</Literal>. They will assume that the root class has been
5222 configured on 1: and that the class you want to send the selected traffic to
5223 is 1:1.
5224 </Para>
5226 <Sect1 id="lartc.adv-filter.u32">
5227   <Title>The <option>u32</option> classifier</Title>
5229 <Para>
5230 The U32 filter is the most advanced filter available in the current
5231 implementation. It entirely based on hashing tables, which make it
5232 robust when there are many filter rules.
5233 </Para>
5235 <Para>
5236 In its simplest form the U32 filter is a list of records, each
5237 consisting of two fields: a selector and an action. The selectors,
5238 described below, are compared with the currently processed IP packet
5239 until the first match occurs, and then the associated action is performed.
5240 The simplest type of action would be directing the packet into defined
5241 class.
5242 </Para>
5244 <Para>
5245 The command line of <Literal remap="tt">tc filter</Literal> program, used to configure the filter,
5246 consists of three parts: filter specification, a selector and an action.
5247 The filter specification can be defined as:
5248 </Para>
5250 <Para>
5252 <Screen>
5253 tc filter add dev IF [ protocol PROTO ]
5254                      [ (preference|priority) PRIO ]
5255                      [ parent CBQ ]
5256 </Screen>
5258 </Para>
5260 <Para>
5261 The <Literal remap="tt">protocol</Literal> field describes protocol that the filter will be
5262 applied to. We will only discuss case of <Literal remap="tt">ip</Literal> protocol. The
5263 <Literal remap="tt">preference</Literal> field (<Literal remap="tt">priority</Literal> can be used alternatively)
5264 sets the priority of currently defined filter. This is important, since
5265 you can have several filters (lists of rules) with different priorities.
5266 Each list will be passed in the order the rules were added, then list with
5267 lower priority (higher preference number) will be processed. The <Literal remap="tt">parent</Literal>
5268 field defines the CBQ tree top (e.g. 1:0), the filter should be attached
5270 </Para>
5272 <Para>
5273 The options described above apply to all filters, not only U32.
5274 </Para>
5276 <Sect2>
5277 <Title>U32 selector </Title>
5279 <Para>
5280 The U32 selector contains definition of the pattern, that will be matched
5281 to the currently processed packet. Precisely, it defines which bits are
5282 to be matched in the packet header and nothing more, but this simple
5283 method is very powerful. Let's take a look at the following examples,
5284 taken directly from a pretty complex, real-world filter:
5285 </Para>
5287 <Para>
5289 <Screen>
5290 # tc filter add dev eth0 protocol ip parent 1:0 pref 10 u32 \
5291   match u32 00100000 00ff0000 at 0 flowid 1:10
5292 </Screen>
5294 </Para>
5296 <Para>
5297 For now, leave the first line alone - all these parameters describe
5298 the filter's hash tables. Focus on the selector line, containing
5299 <Literal remap="tt">match</Literal> keyword. This selector will match to IP headers, whose
5300 second byte will be 0x10 (0010). As you can guess, the 00ff number is
5301 the match mask, telling the filter exactly which bits to match. Here
5302 it's 0xff, so the byte will match if it's exactly 0x10. The <Literal remap="tt">at</Literal>
5303 keyword means that the match is to be started at specified offset (in
5304 bytes) -- in this case it's beginning of the packet.  Translating all
5305 that to human language, the packet will match if its Type of Service
5306 field will have `low delay' bits set. Let's analyze another rule:
5307 </Para>
5309 <Para>
5311 <Screen>
5312 # tc filter add dev eth0 protocol ip parent 1:0 pref 10 u32 \
5313   match u32 00000016 0000ffff at nexthdr+0 flowid 1:10
5314 </Screen>
5316 </Para>
5318 <Para>
5319 The <Literal remap="tt">nexthdr</Literal> option means next header encapsulated in the IP packet,
5320 i.e. header of upper-layer protocol. The match will also start here
5321 at the beginning of the next header. The match should occur in the
5322 second, 32-bit word of the header. In TCP and UDP protocols this field
5323 contains packet's destination port. The number is given in big-endian
5324 format, i.e. older bits first, so we simply read 0x0016 as 22 decimal,
5325 which stands for SSH service if this was TCP. As you guess, this match
5326 is ambiguous without a context, and we will discuss this later.
5327 </Para>
5329 <Para>
5330 Having understood all the above, we will find the following selector
5331 quite easy to read: <Literal remap="tt">match c0a80100 ffffff00 at 16</Literal>. What we
5332 got here is a three byte match at 17-th byte, counting from the IP
5333 header start. This will match for packets with destination address
5334 anywhere in 192.168.1/24 network. After analyzing the examples, we
5335 can summarize what we have learned.
5336 </Para>
5338 </Sect2>
5340 <Sect2>
5341 <Title>General selectors</Title>
5343 <Para>
5344 General selectors define the pattern, mask and offset the pattern
5345 will be matched to the packet contents. Using the general selectors
5346 you can match virtually any single bit in the IP (or upper layer)
5347 header. They are more difficult to write and read, though, than
5348 specific selectors that described below. The general selector syntax
5350 </Para>
5352 <Para>
5354 <Screen>
5355 match [ u32 | u16 | u8 ] PATTERN MASK at [OFFSET | nexthdr+OFFSET]
5356 </Screen>
5358 </Para>
5360 <Para>
5361 One of the keywords <Literal remap="tt">u32</Literal>, <Literal remap="tt">u16</Literal> or <Literal remap="tt">u8</Literal> specifies
5362 length of the pattern in bits. PATTERN and MASK should follow, of length
5363 defined by the previous keyword. The OFFSET parameter is the offset,
5364 in bytes, to start matching. If <Literal remap="tt">nexthdr+</Literal> keyword is given,
5365 the offset is relative to start of the upper layer header.
5366 </Para>
5368 <Para>
5369 Some examples:
5370 </Para>
5372 <Para>
5373 Packet will match to this rule, if its time to live (TTL) is 64.
5374 TTL is the field starting just after 8-th byte of the IP header.
5376 <Screen>
5377 # tc filter add dev ppp14 parent 1:0 prio 10 u32 \
5378      match u8 64 0xff at 8 \
5379      flowid 1:4
5380 </Screen>
5382 </Para>
5385 <Para>
5386 The following matches all TCP packets which have the ACK bit set:
5388 <Screen>
5389 # tc filter add dev ppp14 parent 1:0 prio 10 u32 \
5390      match ip protocol 6 0xff \
5391      match u8 0x10 0xff at nexthdr+13 \
5392      flowid 1:3 
5393 </Screen>
5395 </Para>
5397 <Para>
5398 Use this to match ACKs on packets smaller than 64 bytes:
5400 <Screen>
5401 ## match acks the hard way,
5402 ## IP protocol 6,
5403 ## IP header length 0x5(32 bit words),
5404 ## IP Total length 0x34 (ACK + 12 bytes of TCP options)
5405 ## TCP ack set (bit 5, offset 33)
5406 # tc filter add dev ppp14 parent 1:0 protocol ip prio 10 u32 \
5407             match ip protocol 6 0xff \
5408             match u8 0x05 0x0f at 0 \
5409             match u16 0x0000 0xffc0 at 2 \
5410             match u8 0x10 0xff at 33 \
5411             flowid 1:3
5412 </Screen>
5414 </Para>
5416 <Para>
5417 This rule will only match TCP packets with ACK bit set, and no further
5418 payload. Here we can see an example of using two selectors, the final result
5419 will be logical AND of their results. If we take a look at TCP header
5420 diagram, we can see that the ACK bit is second older bit (0x10) in the 14-th
5421 byte of the TCP header (<Literal remap="tt">at nexthdr+13</Literal>).  As for the second
5422 selector, if we'd like to make our life harder, we could write <Literal remap="tt">match u8
5423 0x06 0xff at 9</Literal> instead of using the specific selector <Literal remap="tt">protocol
5424 tcp</Literal>, because 6 is the number of TCP protocol, present in 10-th byte of
5425 the IP header. On the other hand, in this example we couldn't use any
5426 specific selector for the first match - simply because there's no specific
5427 selector to match TCP ACK bits.
5428 <!--orders & extractionis seem to be confusing in this paragraph-->
5429 </Para>
5431 <Para>
5432 The filter below is a modified version of the filter above. The difference is, that it
5433 doesn't check the ip header length. Why? Because the filter above does only work on 32
5434 bit systems.
5435 </Para>
5437 <Para>
5439 <Screen>
5440 tc filter add dev ppp14 parent 1:0 protocol ip prio 10 u32 \
5441      match ip protocol 6 0xff \
5442      match u8 0x10 0xff at nexthdr+13 \
5443      match u16 0x0000 0xffc0 at 2 \
5444      flowid 1:3
5445 </Screen>
5447 </Para>
5450 </Sect2>
5452 <Sect2>
5453 <Title>Specific selectors</Title>
5455 <Para>
5456 The following table contains a list of all specific selectors 
5457 the author of this section has found in the <Literal remap="tt">tc</Literal> program
5458 source code. They simply make your life easier and increase readability
5459 of your filter's configuration.
5460 </Para>
5462 <Para>
5463 FIXME: table placeholder - the table is in separate file ,,selector.html''
5464 </Para>
5466 <Para>
5467 FIXME: it's also still in Polish :-(
5468 </Para>
5470 <Para>
5471 FIXME: must be sgml'ized
5472 </Para>
5474 <Para>
5475 Some examples:
5476 </Para>
5478 <Para>
5480 <Screen>
5481 # tc filter add dev ppp0 parent 1:0 prio 10 u32 \
5482      match ip tos 0x10 0xff \
5483      flowid 1:4
5484 </Screen>
5486 </Para>
5488 <Para>
5489 FIXME: tcp dport match does not work as described below:
5490 </Para>
5492 <Para>
5493 The above rule will match packets which have the TOS field set to 0x10.
5494 The TOS field starts at second byte of the packet and is one byte big,
5495 so we could write an equivalent general selector: <Literal remap="tt">match u8 0x10 0xff
5496 at 1</Literal>. This gives us hint to the internals of U32 filter -- the
5497 specific rules are always translated to general ones, and in this
5498 form they are stored in the kernel memory. This leads to another conclusion
5499 -- the <Literal remap="tt">tcp</Literal> and <Literal remap="tt">udp</Literal> selectors are exactly the same
5500 and this is why you can't use single <Literal remap="tt">match tcp dport 53 0xffff</Literal>
5501 selector to match TCP packets sent to given port -- they will also
5502 match UDP packets sent to this port. You must remember to also specify
5503 the protocol and end up with the following rule:
5504 </Para>
5506 <Para>
5508 <Screen>
5509 # tc filter add dev ppp0 parent 1:0 prio 10 u32 \
5510         match tcp dport 53 0xffff \
5511         match ip protocol 0x6 0xff \
5512         flowid 1:2
5513 </Screen>
5515 </Para>
5517 </Sect2>
5519 </Sect1>
5521 <Sect1 id="lartc.adv-filter.route">
5522   <Title>The <option>route</option> classifier</Title>
5524 <Para>
5525 This classifier filters based on the results of the routing tables. When a
5526 packet that is traversing through the classes reaches one that is marked
5527 with the "route" filter, it splits the packets up based on information in
5528 the routing table.
5529 <!--a packet <-> the packets-->
5530 </Para>
5532 <Para>
5534 <Screen>
5535 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 protocol ip prio 100 route
5536 </Screen>
5538 </Para>
5540 <Para>
5541 Here we add a route classifier onto the parent node 1:0 with priority 100. 
5542 When a packet reaches this node (which, since it is the root, will happen
5543 immediately) it will consult the routing table. If the packet matches, it will
5544 be send to the given class and have a priority of 100. Then, to finally
5545 kick it into action, you add the appropriate routing entry:
5546 </Para>
5548 <Para>
5549 The trick here is to define 'realm' based on either destination or source. 
5550 The way to do it is like this:
5551 </Para>
5553 <Para>
5555 <Screen>
5556 # ip route add Host/Network via Gateway dev Device realm RealmNumber
5557 </Screen>
5559 </Para>
5561 <Para>
5562 For instance, we can define our destination network 192.168.10.0 with a realm
5563 number 10:
5564 </Para>
5566 <Para>
5568 <Screen>
5569 # ip route add 192.168.10.0/24 via 192.168.10.1 dev eth1 realm 10
5570 </Screen>
5571   
5572 </Para>
5574 <Para>
5575 When adding route filters, we can use realm numbers to represent the
5576 networks or hosts and specify how the routes match the filters.
5577 </Para>
5579 <Para>
5581 <Screen>
5582 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 protocol ip prio 100 \
5583   route to 10 classid 1:10
5584 </Screen>
5585   
5586 </Para>
5588 <Para>
5589 The above rule matches the packets going to the network 192.168.10.0.
5590 </Para>
5592 <Para>
5593 Route filter can also be used to match source routes. For example, there is 
5594 a subnetwork attached to the Linux router on eth2.
5595 </Para>
5597 <Para>
5599 <Screen>
5600 # ip route add 192.168.2.0/24 dev eth2 realm 2
5601 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 protocol ip prio 100 \
5602   route from 2 classid 1:2
5603 </Screen>
5605 </Para>
5607 <Para>
5608 Here the filter specifies that packets from the subnetwork 192.168.2.0
5609 (realm 2) will match class id 1:2.
5610 </Para>
5612 </Sect1>
5614 <Sect1 id="lartc.adv-filter.policing">
5615   <Title>Policing filters</Title>
5617 <Para>
5618 To make even more complicated setups possible, you can have filters that
5619 only match up to a certain bandwidth. You can declare a filter either to entirely
5620 cease matching above a certain rate, or not to match only the bandwidth
5621 exceeding a certain rate.
5622 </Para>
5624 <Para>
5625 So if you decided to police at 4mbit/s, but 5mbit/s of traffic is present,
5626 you can stop matching either the entire 5mbit/s, or only not match 1mbit/s,
5627 and do send 4mbit/s to the configured class.
5628 </Para>
5630 <Para>
5631 If bandwidth exceeds the configured rate, you can drop a packet, reclassify
5632 it, or see if another filter will match it.
5633 </Para>
5635 <Sect2>
5636 <Title>Ways to police</Title>
5638 <Para>
5639 There are basically two ways to police. If you compiled the kernel 
5640 with 'Estimators', the kernel can measure for each filter how much traffic
5641 it is passing, more or less. These estimators are very easy on the CPU, as
5642 they simply count 25 times per second how many data has been passed, and
5643 calculate the bitrate from that.
5644 </Para>
5646 <Para>
5647 The other way works again via a Token Bucket Filter, this time living within
5648 your filter. The TBF only matches traffic UP TO your configured bandwidth,
5649 if more is offered, only the excess is subject to the configured overlimit
5650 action.
5651 </Para>
5653 <Sect3>
5654 <Title>With the kernel estimator</Title>
5656 <Para>
5657 This is very simple and has only one parameter: avrate. Either the flow
5658 remains below avrate, and the filter classifies the traffic to the classid
5659 configured, or your rate exceeds it in which case the specified action is
5660 taken, which is 'reclassify' by default.
5661 </Para>
5663 <Para>
5664 The kernel uses an Exponential Weighted Moving Average for your bandwidth
5665 which makes it less sensitive to short bursts.
5666 </Para>
5668 </Sect3>
5670 <Sect3>
5671 <Title>With Token Bucket Filter</Title>
5673 <Para>
5674 Uses the following parameters:
5676 <ItemizedList>
5677 <ListItem>
5679 <Para>
5680 burst/buffer/maxburst
5681 </Para>
5682 </ListItem>
5683 <ListItem>
5685 <Para>
5686 mtu/minburst
5687 </Para>
5688 </ListItem>
5689 <ListItem>
5691 <Para>
5693 </Para>
5694 </ListItem>
5695 <ListItem>
5697 <Para>
5698 rate
5699 </Para>
5700 </ListItem>
5702 </ItemizedList>
5704 </Para>
5706 <Para>
5707 Which behave mostly identical to those described in the Token Bucket Filter
5708 section. Please note however that if you set the mtu of a TBF policer too
5709 low, *no* packets will pass, whereas the egress TBF qdisc will just pass
5710 them slower.
5711 </Para>
5713 <Para>
5714 Another difference is that a policer can only let a packet pass, or drop it.
5715 It cannot hold it in order to delay it.
5716 </Para>
5718 </Sect3>
5720 </Sect2>
5722 <Sect2>
5723 <Title>Overlimit actions</Title>
5725 <Para>
5726 If your filter decides that it is overlimit, it can take 'actions'.
5727 Currently, four actions are available:
5728 <VariableList>
5730 <VarListEntry>
5731 <Term>continue</Term>
5732 <ListItem>
5733 <Para>
5734 Causes this filter not to match, but perhaps other filters will.
5735 </Para></ListItem>
5736 </VarListEntry>
5737 <VarListEntry>
5738 <Term>drop</Term>
5739 <ListItem>
5740 <Para>
5741 This is a very fierce option which simply discards traffic exceeding a
5742 certain rate. It is often used in the ingress policer and has limited uses.
5743 For example, you may have a name server that falls over if offered more than
5744 5mbit/s of packets, in which case an ingress filter could be used to make
5745 sure no more is ever offered.
5746 </Para></ListItem>
5747 </VarListEntry>
5748 <VarListEntry>
5749 <Term>Pass/OK</Term>
5750 <ListItem>
5751 <Para>
5752 Pass on traffic ok. Might be used to disable a complicated filter, but leave
5753 it in place.
5754 </Para></ListItem>
5755 </VarListEntry>
5756 <VarListEntry>
5757 <Term>reclassify</Term>
5758 <ListItem>
5759 <Para>
5760 Most often comes down to reclassification to Best Effort. This is the
5761 default action.
5762 </Para></ListItem>
5763 </VarListEntry>
5764 </VariableList>
5765 </Para>
5767 </Sect2>
5769 <Sect2>
5770 <Title>Examples</Title>
5772 <Para>
5773 The only real example known is mentioned in the 'Protecting your host 
5774 from SYN floods' section. 
5775 </Para>
5777 <Para>
5778 Limit incoming icmp traffic to 2kbit, drop packets
5779 over the limit:
5780 </Para>
5782 <Screen>
5783 tc filter add dev $DEV parent ffff: \
5784     protocol ip prio 20 \
5785     u32 match ip protocol 1 0xff \
5786     police rate 2kbit buffer 10k drop \
5787     flowid :1
5788 </Screen>
5790 <Para>
5791 Limit packets to a certain size (i.e. all packets
5792 with a length greater than 84 bytes will get dropped):
5793 </Para>
5795 <Screen>
5796 tc filter add dev $DEV parent ffff: \
5797    protocol ip prio 20 \
5798    u32 match tos 0 0 \
5799    police mtu 84 drop \
5800    flowid :1
5801 </Screen>
5804 <Para>
5805 This method can be used to drop all packets:
5806 </Para>
5808 <Screen>
5809 tc filter add dev $DEV parent ffff: \
5810    protocol ip prio 20 \
5811    u32 match ip protocol 1 0xff \
5812    police mtu 1 drop \
5813    flowid :1
5814 </Screen>
5816 <Para>
5817 It actually drops icmp packets greater-than 1 byte. While packets with
5818 a size of 1 byte are possible in theory, you will not find these in a real network.
5819 </Para>
5821 </Sect2>
5823 </Sect1>
5825 <Sect1 id="lartc.adv-filter.hashing">
5826 <Title>Hashing filters for very fast massive filtering</Title>
5828 <Para>
5829 If you have a need for thousands of rules, for example if you have a lot of
5830 clients or computers, all with different QoS specifications, you may find
5831 that the kernel spends a lot of time matching all those rules.
5832 </Para>
5834 <Para>
5835 By default, all filters reside in one big chain which is matched in
5836 descending order of priority. If you have 1000 rules, 1000 checks may be
5837 needed to determine what to do with a packet.
5838 </Para>
5840 <Para>
5841 Matching would go much quicker if you would have 256 chains with each four
5842 rules - if you could divide packets over those 256 chains, so that the right
5843 rule will be there.
5844 </Para>
5846 <Para>
5847 Hashing makes this possible. Let's say you have 1024 cable modem customers in
5848 your network, with IP addresses ranging from 1.2.0.0 to 1.2.3.255, and each
5849 has to go in another bin, for example 'lite', 'regular' and 'premium'. You
5850 would then have 1024 rules like this:
5851 </Para>
5853 <Para>
5855 <Screen>
5856 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 protocol ip prio 100 match ip src \
5857   1.2.0.0 classid 1:1
5858 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 protocol ip prio 100 match ip src \
5859   1.2.0.1 classid 1:1
5861 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 protocol ip prio 100 match ip src \
5862   1.2.3.254 classid 1:3
5863 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 protocol ip prio 100 match ip src \
5864   1.2.3.255 classid 1:2
5865 </Screen>
5867 </Para>
5869 <Para>
5870 To speed this up, we can use the last part of the IP address as a 'hash
5871 key'. We then get 256 tables, the first of which looks like this:
5873 <Screen>
5874 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 protocol ip prio 100 match ip src \
5875   1.2.0.0 classid 1:1
5876 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 protocol ip prio 100 match ip src \
5877   1.2.1.0 classid 1:1
5878 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 protocol ip prio 100 match ip src \
5879   1.2.2.0 classid 1:3
5880 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 protocol ip prio 100 match ip src \
5881   1.2.3.0 classid 1:2
5882 </Screen>
5884 </Para>
5886 <Para>
5887 The next one starts like this:
5889 <Screen>
5890 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 protocol ip prio 100 match ip src \
5891   1.2.0.1 classid 1:1
5893 </Screen>
5895 </Para>
5897 <Para>
5898 This way, only four checks are needed at most, two on average. 
5899 </Para>
5901 <Para>
5902 Configuration is pretty complicated, but very worth it by the time you have
5903 this many rules. First we make a filter root, then we create a table with
5904 256 entries:
5906 <Screen>
5907 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 prio 5 protocol ip u32
5908 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 prio 5 handle 2: protocol ip u32 divisor 256
5909 </Screen>
5911 </Para>
5913 <Para>
5914 Now we add some rules to entries in the created table:
5915 </Para>
5917 <Para>
5919 <Screen>
5920 # tc filter add dev eth1 protocol ip parent 1:0 prio 5 u32 ht 2:7b: \
5921         match ip src 1.2.0.123 flowid 1:1
5922 # tc filter add dev eth1 protocol ip parent 1:0 prio 5 u32 ht 2:7b: \
5923         match ip src 1.2.1.123 flowid 1:2
5924 # tc filter add dev eth1 protocol ip parent 1:0 prio 5 u32 ht 2:7b: \
5925         match ip src 1.2.3.123 flowid 1:3
5926 # tc filter add dev eth1 protocol ip parent 1:0 prio 5 u32 ht 2:7b: \
5927         match ip src 1.2.4.123 flowid 1:2
5928 </Screen>
5930 This is entry 123, which contains matches for 1.2.0.123, 1.2.1.123,
5931 1.2.2.123, 1.2.3.123, and sends them to 1:1, 1:2, 1:3 and 1:2 respectively.
5932 Note that we need to specify our hash bucket in hex, 0x7b is 123.
5933 </Para>
5935 <Para>
5936 Next create a 'hashing filter' that directs traffic to the right entry in
5937 the hashing table:
5939 <Screen>
5940 # tc filter add dev eth1 protocol ip parent 1:0 prio 5 u32 ht 800:: \
5941         match ip src 1.2.0.0/16 \
5942         hashkey mask 0x000000ff at 12 \
5943         link 2:
5944 </Screen>
5946 Ok, some numbers need explaining. The default hash table is called 800:: and
5947 all filtering starts there. Then we select the source address, which lives
5948 as position 12, 13, 14 and 15 in the IP header, and indicate that we are
5949 only interested in the last part. This will be sent to hash table 2:, which we
5950 created earlier.
5951 </Para>
5953 <Para>
5954 It is quite complicated, but it does work in practice and performance will
5955 be staggering. Note that this example could be improved to the ideal case
5956 where each chain contains 1 filter!
5957 </Para>
5959 </Sect1>
5962 <Sect1 id="lartc.adv-filter.ipv6">
5963 <Title>Filtering IPv6 Traffic</Title>
5965 <Sect2>
5966 <Title>How come that IPv6 tc filters do not work?</Title>
5968 <Para>
5969 The Routing Policy Database (RPDB) replaced the IPv4 routing and
5970 addressing structure within the Linux Kernel which lead to all the
5971 wonderful features this HOWTO describes. Unfortunately, the IPv6
5972 structure within Linux was implemented outside of this core structure.
5973 Although they do share some facilities, the essential RPDB structure
5974 does not particpate in or with the IPv6 addressing and routing
5975 structures.
5976 </Para>
5978 <Para>
5979 This will change for sure, we just have to wait a little longer.
5980 </Para>
5982 <Para>
5983 FIXME: Any ideas if someone is working on this? Plans?
5984 </Para>
5986 </Sect2>
5988 <Sect2>
5989 <Title>Marking IPv6 packets using ip6tables</Title>
5991 <Para>
5992 ip6tables is able to mark a packet and assign a number to it:
5993 </Para>
5995 <Screen>
5996 # ip6tables -A PREROUTING -i eth0 -t mangle -p tcp -j MARK --mark 1
5997 </Screen>
5999 <Para>
6000 But still, this will not help because the packet will not pass through the
6001 RPDB structure.
6002 </Para>
6004 </Sect2>
6006 <Sect2>
6007 <Title>Using the u32 selector to match IPv6 packet</Title>
6009 <Para>
6010 IPv6 is normally encapsulated in a SIT tunnel and transported
6011 over IPv4 networks. See section IPv6 Tunneling for information on
6012 howto setup such a tunnel. This allows us to filter on the IPv4 packets
6013 holding the IPv6 packets as payload.
6014 </Para>
6016 <Para>
6017 The following filter matches all IPv6 encapsulated in IPv4 packets:
6018 </Para>
6020 <Screen>
6021 # tc filter add dev $DEV parent 10:0 protocol ip prio 10 u32 \
6022             match ip protocol 41 0xff flowid 42:42
6023 </Screen>
6025 <Para>
6026 Let's carry on with that. Assume your IPv6 packets get sent out
6027 over IPv4 and these packets have no options set. One could use
6028 the following filter to match ICMPv6 in IPv6 in IPv4 with no options.
6029 0x3a (58) is the Next-Header type for ICMPv6.
6030 </Para>
6032 <Screen>
6033 # tc filter add dev $DEV parent 10:0 protocol ip prio 10 u32 \
6034            match ip protocol 41 0xff \
6035            match u8 0x05 0x0f at 0 \
6036            match u8 0x3a 0xff at 26 \
6037            flowid 42:42
6038 </Screen>
6040 <Para>
6041 Matching the destination IPv6 address is a bit more work. The following
6042 filter matches on the destination address
6043 3ffe:202c:ffff:32:230:4fff:fe08:358d:
6044 </Para>
6046 <Screen>
6047 # tc filter add dev $DEV parent 10:0 protocol ip prio 10 u32 \
6048             match ip protocol 41 0xff \
6049             match u8 0x05 0x0f at 0 \
6050             match u8 0x3f 0xff at 44 \
6051             match u8 0xfe 0xff at 45 \
6052             match u8 0x20 0xff at 46 \
6053             match u8 0x2c 0xff at 47 \
6054             match u8 0xff 0xff at 48 \
6055             match u8 0xff 0xff at 49 \
6056             match u8 0x00 0xff at 50 \
6057             match u8 0x32 0xff at 51 \
6058             match u8 0x02 0xff at 52 \
6059             match u8 0x30 0xff at 53 \
6060             match u8 0x4f 0xff at 54 \
6061             match u8 0xff 0xff at 55 \
6062             match u8 0xfe 0xff at 56 \
6063             match u8 0x08 0xff at 57 \
6064             match u8 0x35 0xff at 58 \
6065             match u8 0x8d 0xff at 59 \
6066             flowid 10:13
6067 </Screen>
6069 <Para>
6070 The same technique can be used to match subnets. For example 2001::
6071 </Para>
6073 <Screen>
6074 # tc filter add dev $DEV parent 10:0 protocol ip prio 10 u32 \
6075             match ip protocol 41 0xff \
6076             match u8 0x05 0x0f at 0 \
6077             match u8 0x20 0xff at 28 \
6078             match u8 0x01 0xff at 29 \
6079             flowid 10:13
6080 </Screen>
6082 </Sect2>
6084 </Sect1>
6086 </chapter>
6088 <chapter id="lartc.kernel">
6089 <Title>Kernel network parameters </Title>
6091 <Para>
6093 The kernel has lots of parameters which
6094 can be tuned for different circumstances. While, as usual, the default
6095 parameters serve 99% of installations very well, we don't call this the
6096 Advanced HOWTO for the fun of it!
6097 </Para>
6099 <Para>
6100 The interesting bits are in /proc/sys/net, take a look there. Not everything
6101 will be documented here initially, but we're working on it.
6102 </Para>
6104 <Para>
6105 In the meantime you may want to have a look at the Linux-Kernel sources;
6106 read the file Documentation/filesystems/proc.txt. Most of the
6107 features are explained there.
6108 </Para>
6110 <Para>
6111 (FIXME)
6112 </Para>
6114 <Sect1 id="lartc.kernel.rpf"
6115   xreflabel="Reverse Path Filtering">
6116   <Title>Reverse Path Filtering</Title>
6118 <Para>
6119 By default, routers route everything, even packets which 'obviously' don't
6120 belong on your network. A common example is private IP space escaping onto
6121 the Internet. If you have an interface with a route of 195.96.96.0/24 to it,
6122 you do not expect packets from 212.64.94.1 to arrive there.
6123 </Para>
6125 <Para>
6126 Lots of people will want to turn this feature off, so the kernel hackers
6127 have made it easy. There are files in /proc where you can tell
6128 the kernel to do this for you. The method is called "Reverse Path
6129 Filtering". Basically, if the reply to a packet wouldn't go out the
6130 interface this packet came in, then this is a bogus packet and should be
6131 ignored.
6132 </Para>
6134 <Para>
6135 The following fragment will turn this on for all current and future
6136 interfaces.
6137 </Para>
6139 <Para>
6141 <Screen>
6142 # for i in /proc/sys/net/ipv4/conf/*/rp_filter ; do
6143 &gt;  echo 2 &#62; $i 
6144 &gt; done
6145 </Screen>
6147 </Para>
6149 <Para>
6150 Going by the example above, if a packet arrived on the Linux router on eth1
6151 claiming to come from the Office+ISP subnet, it would be dropped. Similarly,
6152 if a packet came from the Office subnet, claiming to be from somewhere
6153 outside your firewall, it would be dropped also.
6154 <!--it's not clear what Office+ISP subnet is and where eth1 is at this point.-->
6155 </Para>
6157 <Para>
6158 The above is full reverse path filtering. The default is to only filter
6159 based on IPs that are on directly connected networks. This is because the
6160 full filtering breaks in the case of asymmetric routing (where packets come
6161 in one way and go out another, like satellite traffic, or if you have
6162 dynamic (bgp, ospf, rip) routes in your network. The data comes down
6163 through the satellite dish and replies go back through normal land-lines).
6164 </Para>
6166 <Para>
6167 If this exception applies to you (and you'll probably know if it does) you
6168 can simply turn off the rp_filter on the interface where the
6169 satellite data comes in. If you want to see if any packets are being
6170 dropped, the log_martians file in the same directory will tell
6171 the kernel to log them to your syslog.
6172 </Para>
6174 <Para>
6176 <Screen>
6177 # echo 1 &#62;/proc/sys/net/ipv4/conf/&#60;interfacename&#62;/log_martians
6178 </Screen>
6180 </Para>
6182 <Para>
6183 FIXME: is setting the conf/&lcub;default,all&rcub;/* files enough? - martijn
6184 </Para>
6186 </Sect1>
6188 <Sect1 id="lartc.kernel.obscure">
6189   <Title>Obscure settings</Title>
6191 <Para>
6192 Ok, there are a lot of parameters which can be modified. We try to list them
6193 all. Also documented (partly) in Documentation/ip-sysctl.txt.
6194 </Para>
6196 <Para>
6197 Some of these settings have different defaults based on whether you 
6198 answered 'Yes' to 'Configure as router and not host' while compiling your
6199 kernel.
6200 </Para>
6202 <para>
6203 Oskar Andreasson also has a page on all these flags and it appears to be
6204 better than ours, so also check 
6205 <ulink url="http://ipsysctl-tutorial.frozentux.net/">
6206 http://ipsysctl-tutorial.frozentux.net/</ulink>.
6207 </para>
6209 <Sect2>
6210 <Title>Generic ipv4</Title>
6212 <Para>
6213 As a generic note, most rate limiting features don't work on loopback, so
6214 don't test them locally. The limits are supplied in 'jiffies', and are
6215 enforced using the earlier mentioned token bucket filter.
6216 </Para>
6218 <Para>
6219 The kernel has an internal clock which runs at 'HZ' ticks (or 'jiffies') per
6220 second. On Intel, 'HZ' is mostly 100. So setting a *_rate file to, say 50,
6221 would allow for 2 packets per second. The token bucket filter is also
6222 configured to allow for a burst of at most 6 packets, if enough tokens have
6223 been earned.
6224 </Para>
6226 <Para>
6227 Several entries in the following list have been copied from
6228 /usr/src/linux/Documentation/networking/ip-sysctl.txt, written by Alexey
6229 Kuznetsov &lt;kuznet@ms2.inr.ac.ru&gt; and Andi Kleen &lt;ak@muc.de&gt;
6230 <VariableList>
6232 <VarListEntry>
6233 <Term>/proc/sys/net/ipv4/icmp_destunreach_rate</Term>
6234 <ListItem>
6235 <Para>
6236 If the kernel decides that it can't deliver a packet, it will drop it, and
6237 send the source of the packet an ICMP notice to this effect.
6238 </Para></ListItem>
6239 </VarListEntry>
6240 <VarListEntry>
6241 <Term>/proc/sys/net/ipv4/icmp_echo_ignore_all</Term>
6242 <ListItem>
6243 <Para>
6244 Don't act on echo packets at all. Please don't set this by default, but if
6245 you are used as a relay in a DoS attack, it may be useful.
6246 </Para></ListItem>
6247 </VarListEntry>
6248 <VarListEntry>
6249 <Term>/proc/sys/net/ipv4/icmp_echo_ignore_broadcasts [Useful]</Term>
6250 <ListItem>
6251 <Para>
6252 If you ping the broadcast address of a network, all hosts are supposed to
6253 respond. This makes for a dandy denial-of-service tool. Set this to 1 to
6254 ignore these broadcast messages.
6255 </Para></ListItem>
6256 </VarListEntry>
6257 <VarListEntry>
6258 <Term>/proc/sys/net/ipv4/icmp_echoreply_rate</Term>
6259 <ListItem>
6260 <Para>
6261 The rate at which echo replies are sent to any one destination.
6262 </Para></ListItem>
6263 </VarListEntry>
6264 <VarListEntry>
6265 <Term>/proc/sys/net/ipv4/icmp_ignore_bogus_error_responses</Term>
6266 <ListItem>
6267 <Para>
6268 Set this to ignore ICMP errors caused by hosts in the network reacting badly
6269 to frames sent to what they perceive to be the broadcast address.
6270 </Para></ListItem>
6271 </VarListEntry>
6272 <VarListEntry>
6273 <Term>/proc/sys/net/ipv4/icmp_paramprob_rate</Term>
6274 <ListItem>
6275 <Para>
6276 A relatively unknown ICMP message, which is sent in response to incorrect
6277 packets with broken IP or TCP headers. With this file you can control the
6278 rate at which it is sent.
6279 </Para></ListItem>
6280 </VarListEntry>
6281 <VarListEntry>
6282 <Term>/proc/sys/net/ipv4/icmp_timeexceed_rate</Term>
6283 <ListItem>
6284 <Para>
6285 This is the famous cause of the 'Solaris middle star' in traceroutes. Limits
6286 the rate of ICMP Time Exceeded messages sent. 
6287 </Para></ListItem>
6288 </VarListEntry>
6289 <VarListEntry>
6290 <Term>/proc/sys/net/ipv4/igmp_max_memberships</Term>
6291 <ListItem>
6292 <Para>
6293 Maximum number of listening igmp (multicast) sockets on the host.
6294 FIXME: Is this true?
6295 </Para></ListItem>
6296 </VarListEntry>
6297 <VarListEntry>
6298 <Term>/proc/sys/net/ipv4/inet_peer_gc_maxtime</Term>
6299 <ListItem>
6300 <Para>
6301 FIXME: Add a little explanation about the inet peer storage?
6303 Miximum interval between garbage collection passes.  This interval is in
6304 effect under low (or absent) memory pressure on the pool. Measured in
6305 jiffies.
6306 </Para></ListItem>
6307 </VarListEntry>
6308 <VarListEntry>
6309 <Term>/proc/sys/net/ipv4/inet_peer_gc_mintime</Term>
6310 <ListItem>
6311 <Para>
6312 Minimum interval between garbage collection passes.  This interval is in
6313 effect under high memory pressure on the pool. Measured in jiffies.
6314 </Para></ListItem>
6315 </VarListEntry>
6316 <VarListEntry>
6317 <Term>/proc/sys/net/ipv4/inet_peer_maxttl</Term>
6318 <ListItem>
6319 <Para>
6320 Maximum time-to-live of entries.  Unused entries will expire after this
6321 period of time if there is no memory pressure on the pool (i.e. when the
6322 number of entries in the pool is very small). Measured in jiffies.
6323 </Para></ListItem>
6324 </VarListEntry>
6325 <VarListEntry>
6326 <Term>/proc/sys/net/ipv4/inet_peer_minttl</Term>
6327 <ListItem>
6328 <Para>
6329 Minimum time-to-live of entries.  Should be enough to cover fragment
6330 time-to-live on the reassembling side.  This minimum time-to-live
6331 is guaranteed if the pool size is less than inet_peer_threshold.
6332 Measured in jiffies.
6333 </Para></ListItem>
6334 </VarListEntry>
6335 <VarListEntry>
6336 <Term>/proc/sys/net/ipv4/inet_peer_threshold</Term>
6337 <ListItem>
6338 <Para>
6339 The approximate size of the INET peer storage.  Starting from this threshold
6340 entries will be thrown aggressively.  This threshold also determines
6341 entries' time-to-live and time intervals between garbage collection passes. 
6342 More entries, less time-to-live, less GC interval.
6343 </Para></ListItem>
6344 </VarListEntry>
6345 <VarListEntry>
6346 <Term>/proc/sys/net/ipv4/ip_autoconfig</Term>
6347 <ListItem>
6348 <Para>
6349 This file contains the number one if the host received its IP configuration by
6350 RARP, BOOTP, DHCP or a similar mechanism. Otherwise it is zero.
6351 </Para></ListItem>
6352 </VarListEntry>
6353 <VarListEntry>
6354 <Term>/proc/sys/net/ipv4/ip_default_ttl</Term>
6355 <ListItem>
6356 <Para>
6357 Time To Live of packets. Set to a safe 64. Raise it if you have a huge
6358 network. Don't do so for fun - routing loops cause much more damage that
6359 way. You might even consider lowering it in some circumstances.
6360 </Para></ListItem>
6361 </VarListEntry>
6362 <VarListEntry>
6363 <Term>/proc/sys/net/ipv4/ip_dynaddr</Term>
6364 <ListItem>
6365 <Para>
6366 You need to set this if you use dial-on-demand with a dynamic interface
6367 address. Once your demand interface comes up, any local TCP sockets which haven't seen replies will be rebound to have the right address. This solves the problem that the
6368 connection that brings up your interface itself does not work, but the
6369 second try does.
6370 </Para></ListItem>
6371 </VarListEntry>
6372 <VarListEntry>
6373 <Term>/proc/sys/net/ipv4/ip_forward</Term>
6374 <ListItem>
6375 <Para>
6376 If the kernel should attempt to forward packets. Off by default.
6377 </Para></ListItem>
6378 </VarListEntry>
6379 <VarListEntry>
6380 <Term>/proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range</Term>
6381 <ListItem>
6382 <Para>
6383 Range of local ports for outgoing connections. Actually quite small by
6384 default, 1024 to 4999.
6385 </Para></ListItem>
6386 </VarListEntry>
6387 <VarListEntry>
6388 <Term>/proc/sys/net/ipv4/ip_no_pmtu_disc</Term>
6389 <ListItem>
6390 <Para>
6391 Set this if you want to disable Path MTU discovery - a technique to
6392 determine the largest Maximum Transfer Unit possible on your path. See also
6393 the section on Path MTU discovery in the 
6394 <citetitle><xref linkend="lartc.cookbook"></citetitle> chapter.
6395 </Para></ListItem>
6396 </VarListEntry>
6397 <VarListEntry>
6398 <Term>/proc/sys/net/ipv4/ipfrag_high_thresh</Term>
6399 <ListItem>
6400 <Para>
6401 Maximum memory used to reassemble IP fragments. When 
6402 ipfrag_high_thresh bytes of memory is allocated for this purpose,
6403 the fragment handler will toss packets until ipfrag_low_thresh
6404 is reached.
6405 </Para></ListItem>
6406 </VarListEntry>
6407 <VarListEntry>
6408 <Term>/proc/sys/net/ipv4/ip_nonlocal_bind</Term>
6409 <ListItem>
6410 <Para>
6411 Set this if you want your applications to be able to bind to an address
6412 which doesn't belong to a device on your system. This can be useful when
6413 your machine is on a non-permanent (or even dynamic) link, so your services
6414 are able to start up and bind to a specific address when your link is down.
6415 </Para></ListItem>
6416 </VarListEntry>
6417 <VarListEntry>
6418 <Term>/proc/sys/net/ipv4/ipfrag_low_thresh</Term>
6419 <ListItem>
6420 <Para>
6421 Minimum memory used to reassemble IP fragments.
6422 </Para></ListItem>
6423 </VarListEntry>
6424 <VarListEntry>
6425 <Term>/proc/sys/net/ipv4/ipfrag_time</Term>
6426 <ListItem>
6427 <Para>
6428 Time in seconds to keep an IP fragment in memory.
6429 </Para></ListItem>
6430 </VarListEntry>
6431 <VarListEntry>
6432 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_abort_on_overflow</Term>
6433 <ListItem>
6434 <Para>
6435 A boolean flag controlling the behaviour under lots of incoming connections.
6436 When enabled, this causes the kernel to actively send RST packets when a
6437 service is overloaded.
6438 </Para></ListItem>
6439 </VarListEntry>
6440 <VarListEntry>
6441 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout</Term>
6442 <ListItem>
6443 <Para>
6444 Time to hold socket in state FIN-WAIT-2, if it was closed by our side. Peer
6445 can be broken and never close its side, or even died unexpectedly. Default
6446 value is 60sec. Usual value used in 2.2 was 180 seconds, you may restore it,
6447 but remember that if your machine is even underloaded WEB server, you risk
6448 to overflow memory with kilotons of dead sockets, FIN-WAIT-2 sockets are
6449 less dangerous than FIN-WAIT-1, because they eat maximum 1.5K of memory, but
6450 they tend to live longer. Cf. tcp_max_orphans.
6451 </Para></ListItem>
6452 </VarListEntry>
6453 <VarListEntry>
6454 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_time</Term>
6455 <ListItem>
6456 <Para>
6457 How often TCP sends out keepalive messages when keepalive is enabled. 
6459 Default: 2hours.
6460 </Para></ListItem>
6461 </VarListEntry>
6462 <VarListEntry>
6463 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_intvl</Term>
6464 <ListItem>
6465 <Para>
6466 How frequent probes are retransmitted, when a probe isn't acknowledged. 
6468 Default: 75 seconds.
6469 </Para></ListItem>
6470 </VarListEntry>
6471 <VarListEntry>
6472 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_probes</Term>
6473 <ListItem>
6474 <Para>
6475 How many keepalive probes TCP will send, until it decides that the
6476 connection is broken. 
6478 Default value: 9. 
6480 Multiplied with tcp_keepalive_intvl, this gives the time a link can be
6481 non-responsive after a keepalive has been sent.
6482 </Para></ListItem>
6483 </VarListEntry>
6484 <VarListEntry>
6485 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_max_orphans</Term>
6486 <ListItem>
6487 <Para>
6488 Maximal number of TCP sockets not attached to any user file handle, held by
6489 system. If this number is exceeded orphaned connections are reset
6490 immediately and warning is printed. This limit exists only to prevent simple
6491 DoS attacks, you _must_ not rely on this or lower the limit artificially,
6492 but rather increase it (probably, after increasing installed memory), if
6493 network conditions require more than default value, and tune network
6494 services to linger and kill such states more aggressively. Let me remind you
6495 again: each orphan eats up to &nbsp;64K of unswappable memory.
6496 </Para></ListItem>
6497 </VarListEntry>
6498 <VarListEntry>
6499 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_orphan_retries</Term>
6500 <ListItem>
6501 <Para>
6502 How may times to retry before killing TCP connection, closed by our side.
6503 Default value 7 corresponds to &nbsp;50sec-16min depending on RTO. If your machine
6504 is a loaded WEB server, you should think about lowering this value, such
6505 sockets may consume significant resources. Cf. tcp_max_orphans.
6506 </Para></ListItem>
6507 </VarListEntry>
6508 <VarListEntry>
6509 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog</Term>
6510 <ListItem>
6511 <Para>
6512 Maximal number of remembered connection requests, which still did not
6513 receive an acknowledgment from connecting client. Default value is 1024 for
6514 systems with more than 128Mb of memory, and 128 for low memory machines. If
6515 server suffers of overload, try to increase this number. Warning! If you
6516 make it greater than 1024, it would be better to change TCP_SYNQ_HSIZE in
6517 include/net/tcp.h to keep TCP_SYNQ_HSIZE*16&#60;=tcp_max_syn_backlog and to
6518 recompile kernel.
6519 </Para></ListItem>
6520 </VarListEntry>
6521 <VarListEntry>
6522 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_max_tw_buckets</Term>
6523 <ListItem>
6524 <Para>
6525 Maximal number of timewait sockets held by system simultaneously. If this
6526 number is exceeded time-wait socket is immediately destroyed and warning is
6527 printed. This limit exists only to prevent simple DoS attacks, you _must_
6528 not lower the limit artificially, but rather increase it (probably, after
6529 increasing installed memory), if network conditions require more than
6530 default value.
6531 </Para></ListItem>
6532 </VarListEntry>
6533 <VarListEntry>
6534 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_retrans_collapse</Term>
6535 <ListItem>
6536 <Para>
6537 Bug-to-bug compatibility with some broken printers.
6538 On retransmit try to send bigger packets to work around bugs in
6539 certain TCP stacks.
6540 </Para></ListItem>
6541 </VarListEntry>
6542 <VarListEntry>
6543 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_retries1</Term>
6544 <ListItem>
6545 <Para>
6546 How many times to retry before deciding that something is wrong
6547 and it is necessary to report this suspicion to network layer.
6548 Minimal RFC value is 3, it is default, which corresponds
6549 to &nbsp;3sec-8min depending on RTO.
6550 </Para></ListItem>
6551 </VarListEntry>
6552 <VarListEntry>
6553 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_retries2</Term>
6554 <ListItem>
6555 <Para>
6556 How may times to retry before killing alive TCP connection.
6557 <ULink
6558 URL="http://www.ietf.org/rfc/rfc1122.txt"
6559 >RFC 1122</ULink
6561 says that the limit should be longer than 100 sec.
6562 It is too small number. Default value 15 corresponds to &nbsp;13-30min
6563 depending on RTO.
6564 </Para></ListItem>
6565 </VarListEntry>
6566 <VarListEntry>
6567 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_rfc1337</Term>
6568 <ListItem>
6569 <Para>
6570 This boolean enables a fix for 'time-wait assassination hazards in tcp', described
6571 in RFC 1337. If enabled, this causes the kernel to drop RST packets for
6572 sockets in the time-wait state.
6574 Default: 0
6575 </Para></ListItem>
6576 </VarListEntry>
6577 <VarListEntry>
6578 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_sack</Term>
6579 <ListItem>
6580 <Para>
6581 Use Selective ACK which can be used to signify that specific packets are
6582 missing - therefore helping fast recovery.
6583 </Para></ListItem>
6584 </VarListEntry>
6585 <VarListEntry>
6586 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_stdurg</Term>
6587 <ListItem>
6588 <Para>
6589 Use the Host requirements interpretation of the TCP urg pointer
6590 field. 
6592 Most hosts use the older BSD interpretation, so if you turn this on
6593 Linux might not communicate correctly with them. 
6595 Default: FALSE 
6596 </Para></ListItem>
6597 </VarListEntry>
6598 <VarListEntry>
6599 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_syn_retries</Term>
6600 <ListItem>
6601 <Para>
6602 Number of SYN packets the kernel will send before giving up on the new
6603 connection.
6604 </Para></ListItem>
6605 </VarListEntry>
6606 <VarListEntry>
6607 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_synack_retries</Term>
6608 <ListItem>
6609 <Para>
6610 To open the other side of the connection, the kernel sends a SYN with a
6611 piggybacked ACK on it, to acknowledge the earlier received SYN. This is part
6612 2 of the threeway handshake. This setting determines the number of SYN+ACK
6613 packets sent before the kernel gives up on the connection.
6614 </Para></ListItem>
6615 </VarListEntry>
6616 <VarListEntry>
6617 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_timestamps</Term>
6618 <ListItem>
6619 <Para>
6620 Timestamps are used, amongst other things, to protect against wrapping
6621 sequence numbers. A 1 gigabit link might conceivably re-encounter a previous
6622 sequence number with an out-of-line value, because it was of a previous
6623 generation. The timestamp will let it recognize this 'ancient packet'.
6624 </Para></ListItem>
6625 </VarListEntry>
6626 <VarListEntry>
6627 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_recycle</Term>
6628 <ListItem>
6629 <Para>
6630 Enable fast recycling TIME-WAIT sockets. Default value is 1.
6631 It should not be changed without advice/request of technical experts.
6632 </Para></ListItem>
6633 </VarListEntry>
6634 <VarListEntry>
6635 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_window_scaling</Term>
6636 <ListItem>
6637 <Para>
6638 TCP/IP normally allows windows up to 65535 bytes big. For really fast
6639 networks, this may not be enough. The window scaling options allows for
6640 almost gigabyte windows, which is good for high bandwidth*delay products.
6641 </Para></ListItem>
6642 </VarListEntry>
6643 </VariableList>
6644 </Para>
6646 </Sect2>
6648 <Sect2>
6649 <Title>Per device settings</Title>
6651 <Para>
6652 DEV can either stand for a real interface, or for 'all' or 'default'.
6653 Default also changes settings for interfaces yet to be created.
6654 <VariableList>
6656 <VarListEntry>
6657 <Term>/proc/sys/net/ipv4/conf/DEV/accept_redirects</Term>
6658 <ListItem>
6659 <Para>
6660 If a router decides that you are using it for a wrong purpose (ie, it needs
6661 to resend your packet on the same interface), it will send us a ICMP
6662 Redirect. This is a slight security risk however, so you may want to turn it
6663 off, or use secure redirects.
6664 </Para></ListItem>
6665 </VarListEntry>
6666 <VarListEntry>
6667 <Term>/proc/sys/net/ipv4/conf/DEV/accept_source_route</Term>
6668 <ListItem>
6669 <Para>
6670 Not used very much anymore. You used to be able to give a packet a list of
6671 IP addresses it should visit on its way. Linux can be made to honor this IP
6672 option.
6673 </Para></ListItem>
6674 </VarListEntry>
6675 <VarListEntry>
6676 <Term>/proc/sys/net/ipv4/conf/DEV/bootp_relay</Term>
6677 <ListItem>
6678 <Para>
6679 Accept packets  with source address 0.b.c.d with destinations not to this host
6680 as local ones. It is supposed that a BOOTP relay daemon will catch and forward
6681 such packets.
6682 </Para>
6684 <Para>
6685 The default  is  0,  since this feature is not implemented yet (kernel version
6686 2.2.12).
6687 </Para></ListItem>
6688 </VarListEntry>
6689 <VarListEntry>
6690 <Term>/proc/sys/net/ipv4/conf/DEV/forwarding</Term>
6691 <ListItem>
6692 <Para>
6693 Enable or disable IP forwarding on this interface.
6694 </Para></ListItem>
6695 </VarListEntry>
6696 <VarListEntry>
6697 <Term>/proc/sys/net/ipv4/conf/DEV/log_martians</Term>
6698 <ListItem>
6699 <Para>
6700 See the section on 
6701 <citetitle><xref linkend="lartc.kernel.rpf"></citetitle>.
6702 </Para></ListItem>
6703 </VarListEntry>
6704 <VarListEntry>
6705 <Term>/proc/sys/net/ipv4/conf/DEV/mc_forwarding</Term>
6706 <ListItem>
6707 <Para>
6708 If we do multicast forwarding on this interface
6709 </Para></ListItem>
6710 </VarListEntry>
6711 <VarListEntry>
6712 <Term>/proc/sys/net/ipv4/conf/DEV/proxy_arp</Term>
6713 <ListItem>
6714 <Para>
6715 If you set this to 1, this interface will respond to ARP requests for
6716 addresses the kernel has routes to. Can be very useful when building 'ip
6717 pseudo bridges'. Do take care that your netmasks are very correct before
6718 enabling this! Also be aware that the rp_filter, mentioned elsewhere, also
6719 operates on ARP queries!
6720 </Para></ListItem>
6721 </VarListEntry>
6722 <VarListEntry>
6723 <Term>/proc/sys/net/ipv4/conf/DEV/rp_filter</Term>
6724 <ListItem>
6725 <Para>
6726 See the section on 
6727 <citetitle><xref linkend="lartc.kernel.rpf"></citetitle>.
6728 </Para></ListItem>
6729 </VarListEntry>
6730 <VarListEntry>
6731 <Term>/proc/sys/net/ipv4/conf/DEV/secure_redirects</Term>
6732 <ListItem>
6733 <Para>
6734 Accept ICMP  redirect  messages  only  for gateways, listed in default gateway
6735 list. Enabled by default.
6736 </Para></ListItem>
6737 </VarListEntry>
6738 <VarListEntry>
6739 <Term>/proc/sys/net/ipv4/conf/DEV/send_redirects</Term>
6740 <ListItem>
6741 <Para>
6742 If we send the above mentioned redirects.
6743 </Para></ListItem>
6744 </VarListEntry>
6745 <VarListEntry>
6746 <Term>/proc/sys/net/ipv4/conf/DEV/shared_media</Term>
6747 <ListItem>
6748 <Para>
6749 If it  is  not  set  the kernel does not assume that different subnets on this
6750 device can communicate directly. Default setting is 'yes'.
6751 </Para></ListItem>
6752 </VarListEntry>
6753 <VarListEntry>
6754 <Term>/proc/sys/net/ipv4/conf/DEV/tag</Term>
6755 <ListItem>
6756 <Para>
6757 FIXME: fill this in
6758 </Para></ListItem>
6759 </VarListEntry>
6760 </VariableList>
6761 </Para>
6763 </Sect2>
6765 <Sect2>
6766 <Title>Neighbor policy</Title>
6768 <Para>
6769 Dev can either stand for a real interface, or for 'all' or 'default'.
6770 Default also changes settings for interfaces yet to be created.
6771 <VariableList>
6773 <VarListEntry>
6774 <Term>/proc/sys/net/ipv4/neigh/DEV/anycast_delay</Term>
6775 <ListItem>
6776 <Para>
6777 Maximum for  random  delay  of  answers  to  neighbor solicitation messages in
6778 jiffies (1/100  sec). Not yet implemented (Linux does not have anycast support
6779 yet).
6780 </Para></ListItem>
6781 </VarListEntry>
6782 <VarListEntry>
6783 <Term>/proc/sys/net/ipv4/neigh/DEV/app_solicit</Term>
6784 <ListItem>
6785 <Para>
6786 Determines the  number of requests to send to the user level ARP daemon. Use 0
6787 to turn off.
6788 </Para></ListItem>
6789 </VarListEntry>
6790 <VarListEntry>
6791 <Term>/proc/sys/net/ipv4/neigh/DEV/base_reachable_time</Term>
6792 <ListItem>
6793 <Para>
6794 A base  value  used for computing the random reachable time value as specified
6795 in RFC2461.
6796 </Para></ListItem>
6797 </VarListEntry>
6798 <VarListEntry>
6799 <Term>/proc/sys/net/ipv4/neigh/DEV/delay_first_probe_time</Term>
6800 <ListItem>
6801 <Para>
6802 Delay for  the  first  time  probe  if  the  neighbor  is  reachable.  (see
6803 gc_stale_time)
6804 </Para></ListItem>
6805 </VarListEntry>
6806 <VarListEntry>
6807 <Term>/proc/sys/net/ipv4/neigh/DEV/gc_stale_time</Term>
6808 <ListItem>
6809 <Para>
6810 Determines how  often  to  check  for stale ARP entries. After an ARP entry is
6811 stale it  will  be resolved again (which is useful when an IP address migrates
6812 to another  machine).  When  ucast_solicit is greater than 0 it first tries to
6813 send an  ARP  packet  directly  to  the  known  host  When  that  fails  and
6814 mcast_solicit is greater than 0, an ARP request is broadcast.
6815 </Para></ListItem>
6816 </VarListEntry>
6817 <VarListEntry>
6818 <Term>/proc/sys/net/ipv4/neigh/DEV/locktime</Term>
6819 <ListItem>
6820 <Para>
6821 An ARP/neighbor  entry  is only replaced with a new one if the old is at least
6822 locktime old. This prevents ARP cache thrashing.
6823 </Para></ListItem>
6824 </VarListEntry>
6825 <VarListEntry>
6826 <Term>/proc/sys/net/ipv4/neigh/DEV/mcast_solicit</Term>
6827 <ListItem>
6828 <Para>
6829 Maximum number of retries for multicast solicitation.
6830 </Para></ListItem>
6831 </VarListEntry>
6832 <VarListEntry>
6833 <Term>/proc/sys/net/ipv4/neigh/DEV/proxy_delay</Term>
6834 <ListItem>
6835 <Para>
6836 Maximum time  (real  time is random  [0..proxytime]) before answering to an ARP
6837 request for  which  we have an proxy ARP entry. In some cases, this is used to
6838 prevent network flooding.
6839 </Para></ListItem>
6840 </VarListEntry>
6841 <VarListEntry>
6842 <Term>/proc/sys/net/ipv4/neigh/DEV/proxy_qlen</Term>
6843 <ListItem>
6844 <Para>
6845 Maximum queue length of the delayed proxy arp timer. (see proxy_delay).
6846 </Para></ListItem>
6847 </VarListEntry>
6848 <VarListEntry>
6849 <Term>/proc/sys/net/ipv4/neigh/DEV/retrans_time</Term>
6850 <ListItem>
6851 <Para>
6852 The time,  expressed  in  jiffies  (1/100 sec), between retransmitted Neighbor
6853 Solicitation messages.  Used  for  address  resolution  and  to determine if a
6854 neighbor is unreachable.
6855 </Para></ListItem>
6856 </VarListEntry>
6857 <VarListEntry>
6858 <Term>/proc/sys/net/ipv4/neigh/DEV/ucast_solicit</Term>
6859 <ListItem>
6860 <Para>
6861 Maximum number of retries for unicast solicitation.
6862 </Para></ListItem>
6863 </VarListEntry>
6864 <VarListEntry>
6865 <Term>/proc/sys/net/ipv4/neigh/DEV/unres_qlen</Term>
6866 <ListItem>
6867 <Para>
6868 Maximum queue  length  for a pending arp request - the number of packets which
6869 are accepted from other layers while the ARP address is still resolved.
6870 </Para></ListItem>
6871 </VarListEntry>
6872 </VariableList>
6873 </Para>
6875 </Sect2>
6877 <Sect2>
6878 <Title>Routing settings</Title>
6880 <Para>
6881 <VariableList>
6883 <VarListEntry>
6884 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/error_burst and /proc/sys/net/ipv4/route/error_cost</Term>
6885 <ListItem>
6886 <Para>
6887 This parameters are used to limit the warning messages written to the kernel
6888 log from  the  routing  code.  The  higher the error_cost factor is, the fewer
6889 messages will  be written. Error_burst controls when messages will be dropped.
6890 The default settings limit warning messages to one every five seconds.
6891 </Para></ListItem>
6892 </VarListEntry>
6893 <VarListEntry>
6894 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/flush</Term>
6895 <ListItem>
6896 <Para>
6897 Writing to this file results in a flush of the routing cache.
6898 </Para></ListItem>
6899 </VarListEntry>
6900 <VarListEntry>
6901 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/gc_elasticity</Term>
6902 <ListItem>
6903 <Para>
6904 Values to  control  the  frequency  and  behavior  of  the  garbage collection
6905 algorithm for the routing cache. This can be important for when doing
6906 fail over. At least gc_timeout seconds will elapse before Linux will skip
6907 to another route because the previous one has died. By default set to 300,
6908 you may want to lower it if you want to have a speedy fail over.
6909 </Para>
6911 <Para>
6912 Also see <ULink
6913 URL="http://mailman.ds9a.nl/pipermail/lartc/2002q1/002667.html"
6914 >this post</ULink
6915 > by Ard van Breemen.
6916 </Para></ListItem>
6917 </VarListEntry>
6918 <VarListEntry>
6919 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/gc_interval</Term>
6920 <ListItem>
6921 <Para>
6922 See /proc/sys/net/ipv4/route/gc_elasticity.
6923 </Para></ListItem>
6924 </VarListEntry>
6925 <VarListEntry>
6926 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/gc_min_interval</Term>
6927 <ListItem>
6928 <Para>
6929 See /proc/sys/net/ipv4/route/gc_elasticity.
6930 </Para></ListItem>
6931 </VarListEntry>
6932 <VarListEntry>
6933 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/gc_thresh</Term>
6934 <ListItem>
6935 <Para>
6936 See /proc/sys/net/ipv4/route/gc_elasticity.
6937 </Para></ListItem>
6938 </VarListEntry>
6939 <VarListEntry>
6940 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/gc_timeout</Term>
6941 <ListItem>
6942 <Para>
6943 See /proc/sys/net/ipv4/route/gc_elasticity.
6944 </Para></ListItem>
6945 </VarListEntry>
6946 <VarListEntry>
6947 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/max_delay</Term>
6948 <ListItem>
6949 <Para>
6950 Maximum delay for flushing the routing cache.
6951 </Para></ListItem>
6952 </VarListEntry>
6953 <VarListEntry>
6954 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/max_size</Term>
6955 <ListItem>
6956 <Para>
6957 Maximum size  of  the routing cache. Old entries will be purged once the cache
6958 reached has this size.
6959 </Para></ListItem>
6960 </VarListEntry>
6961 <VarListEntry>
6962 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/min_adv_mss</Term>
6963 <ListItem>
6964 <Para>
6965 FIXME: fill this in
6966 </Para></ListItem>
6967 </VarListEntry>
6968 <VarListEntry>
6969 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/min_delay</Term>
6970 <ListItem>
6971 <Para>
6972 Minimum delay for flushing the routing cache.
6973 </Para></ListItem>
6974 </VarListEntry>
6975 <VarListEntry>
6976 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/min_pmtu</Term>
6977 <ListItem>
6978 <Para>
6979 FIXME: fill this in
6980 </Para></ListItem>
6981 </VarListEntry>
6982 <VarListEntry>
6983 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/mtu_expires</Term>
6984 <ListItem>
6985 <Para>
6986 FIXME: fill this in
6987 </Para></ListItem>
6988 </VarListEntry>
6989 <VarListEntry>
6990 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/redirect_load</Term>
6991 <ListItem>
6992 <Para>
6993 Factors which  determine  if  more ICMP redirects should be sent to a specific
6994 host. No  redirects  will be sent once the load limit or the maximum number of
6995 redirects has been reached.
6996 </Para></ListItem>
6997 </VarListEntry>
6998 <VarListEntry>
6999 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/redirect_number</Term>
7000 <ListItem>
7001 <Para>
7002 See /proc/sys/net/ipv4/route/redirect_load.
7003 </Para></ListItem>
7004 </VarListEntry>
7005 <VarListEntry>
7006 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/redirect_silence</Term>
7007 <ListItem>
7008 <Para>
7009 Timeout for redirects. After this period redirects will be sent again, even if
7010 this has been stopped, because the load or number limit has been reached.
7011 </Para></ListItem>
7012 </VarListEntry>
7013 </VariableList>
7014 </Para>
7016 </Sect2>
7018 </Sect1>
7020 </chapter>
7022 <chapter id="lartc.adv-qdisc">
7023   <Title>Advanced &amp; less common queueing disciplines</Title>
7025 <Para>
7026 Should you find that you have needs not addressed by the queues mentioned
7027 earlier, the kernel contains some other more specialized queues mentioned here.
7028 </Para>
7030 <Sect1 id="lartc.adv-qdisc.bfifo-pfifo">
7031   <Title><literal>bfifo</literal>/<literal>pfifo</literal></Title>
7033 <Para>
7034 These classless queues are even simpler than pfifo_fast in that they lack
7035 the internal bands - all traffic is really equal. They have one important
7036 benefit though, they have some statistics. So even if you don't need shaping
7037 or prioritizing, you can use this qdisc to determine the backlog on your
7038 interface.
7039 </Para>
7041 <Para>
7042 pfifo has a length measured in packets, bfifo in bytes. 
7043 </Para>
7045 <Sect2>
7046 <Title>Parameters &amp; usage</Title>
7048 <Para>
7049 <VariableList>
7051 <VarListEntry>
7052 <Term>limit</Term>
7053 <ListItem>
7054 <Para>
7055 Specifies the length of the queue. Measured in bytes for bfifo, in packets
7056 for pfifo. Defaults to the interface txqueuelen (see pfifo_fast chapter)
7057 packets long or txqueuelen*mtu bytes for bfifo.
7058 </Para></ListItem>
7059 </VarListEntry>
7060 </VariableList>
7061 </Para>
7063 </Sect2>
7065 </Sect1>
7067 <Sect1 id="lartc.adv-qdisc.csz">
7068   <Title>Clark-Shenker-Zhang algorithm (CSZ)</Title>
7070 <Para>
7071 This is so theoretical that not even Alexey (the main CBQ author) claims to
7072 understand it. From his source:
7073 </Para>
7075 <blockquote>
7076 <Para>
7077 David D. Clark, Scott Shenker and Lixia Zhang
7078 <citetitle>Supporting Real-Time Applications in an Integrated Services Packet
7079 Network: Architecture and Mechanism</citetitle>.
7080 </Para>
7082 <Para>
7083 As I understand it, the main idea is to create WFQ flows for each guaranteed
7084 service and to allocate the rest of bandwith to dummy flow-0. Flow-0
7085 comprises the predictive services and the best effort traffic; it is handled
7086 by a priority scheduler with the highest priority band allocated for
7087 predictive services, and the rest --- to the best effort packets.
7088 </Para>
7090 <Para>
7091 Note that in CSZ flows are NOT limited to their bandwidth.  It is supposed
7092 that the flow passed admission control at the edge of the QoS network and it
7093 doesn't need further shaping. Any attempt to improve the flow or to shape it
7094 to a token bucket at intermediate hops will introduce undesired delays and
7095 raise jitter.
7096 </Para>
7098 <Para>
7099 At the moment CSZ is the only scheduler that provides true guaranteed
7100 service. Another schemes (including CBQ) do not provide guaranteed delay and
7101 randomize jitter."
7102 </Para>
7104 <Para>
7105 Does not currently seem like a good candidate to use, unless you've read and
7106 understand the article mentioned.
7107 </Para>
7108 </blockquote>
7110 </Sect1>
7112 <Sect1 id="lartc.adv-qdisc.dsmark"
7113   xreflabel="DSMARK">
7114   <Title>DSMARK</Title>
7116   <abstract>
7117     <Para>
7118       <author><firstname>Esteve</firstname><surname>Camps</surname></author>
7119       <address><email>marvin@grn.es</email></address>
7120       This text is an extract from my thesis on
7121       <citetitle>QoS Support in Linux</citetitle>, September 2000.
7122     </Para>
7123   </abstract>
7125 <Para>Source documents:
7126 </para>
7128 <ItemizedList>
7129 <ListItem>
7130   <Para>
7131     <ULink URL="ftp://icaftp.epfl.ch/pub/linux/diffserv/misc/dsid-01.txt.gz">
7132       Draft-almesberger-wajhak-diffserv-linux-01.txt</ULink>.
7133   </Para>
7134 </ListItem>
7135 <ListItem>
7136   <Para>Examples in iproute2 distribution.
7137   </Para>
7138 </ListItem>
7139 <ListItem>
7140   <Para>
7141     <ULink URL="http://www.qosforum.com/white-papers/qosprot_v3.pdf">
7142       White Paper-QoS protocols and architectures</ULink> and
7143     <ULink URL="http://www.qosforum.com/docs/faq">
7144       IP QoS Frequently Asked Questions</ULink> both by 
7145     <citetitle>Quality of Service Forum</citetitle>.
7146   </Para>
7147 </ListItem>
7148 </ItemizedList>
7150 <Para>
7151 This chapter was written by Esteve Camps &lt;esteve@hades.udg.es&gt;.
7152 </Para>
7154 <Sect2>
7155 <Title>Introduction</Title>
7157 <Para>
7158 First of all, it would be a great idea for you to read RFCs
7159 written about this (RFC2474, RFC2475, RFC2597 and RFC2598) at 
7160 <ULink URL="http://www.ietf.org/html.charters/diffserv-charter.html">
7161   IETF DiffServ working Group web site</ULink> and
7162 <ULink URL="http://diffserv.sf.net/">
7163   Werner Almesberger web site</ULink>
7164 (he wrote the code to support Differentiated Services on Linux).
7165 </Para>
7167 </Sect2>
7169 <Sect2>
7170 <Title>What is Dsmark related to?</Title>
7172 <Para>
7173 Dsmark is a queueing discipline that offers the capabilities needed in
7174 Differentiated Services (also called DiffServ or, simply, DS). DiffServ is
7175 one of two actual QoS architectures (the other one is called Integrated
7176 Services) that is based on a value carried by packets in the DS field of the
7177 IP header.
7178 </Para>
7180 <Para>
7181 One of the first solutions in IP designed to offer some QoS level was
7182 the Type of Service field (TOS byte) in IP header. By changing that value,
7183 we could choose a high/low level of throughput, delay or reliability.
7184 But this didn't provide sufficient flexibility to the needs of new
7185 services (such as real-time applications, interactive applications and
7186 others). After this, new architectures appeared. One of these was DiffServ
7187 which kept TOS bits and renamed DS field.
7188 </Para>
7190 </Sect2>
7192 <Sect2>
7193 <Title>Differentiated Services guidelines</Title>
7195 <Para>
7196 Differentiated Services is group-oriented. I mean, we don't know anything
7197 about flows (this will be the Integrated Services purpose); we know about
7198 flow aggregations and we will apply different behaviours depending on which
7199 aggregation a packet belongs to.
7200 </Para>
7202 <Para>
7203 When a packet arrives to an edge node (entry node to a DiffServ domain)
7204 entering to a DiffServ Domain we'll have to policy, shape and/or mark those
7205 packets (marking refers to assigning a value to the DS field. It's just like the
7206 cows :-) ). This will be the mark/value that the internal/core nodes on our
7207 DiffServ Domain will look at to determine which behaviour or QoS level
7208 apply.
7209 </Para>
7211 <Para>
7212 As you can deduce, Differentiated Services involves a domain on which
7213 all DS rules will have to be applied. In fact you can think I
7214 will classify all the packets entering my domain. Once they enter my
7215 domain they will be subjected to the rules that my classification dictates
7216 and every traversed node will apply that QoS level.
7217 </Para>
7219 <Para>
7220 In fact, you can apply your own policies into your local domains, but some
7221 <Emphasis>Service Level Agreements</Emphasis> should be considered when connecting to
7222 other DS domains.
7223 </Para>
7225 <Para>
7226 At this point, you maybe have a lot of questions. DiffServ is more than I've
7227 explained. In fact, you can understand that I can not resume more than 3
7228 RFCs in just 50 lines :-).
7229 </Para>
7231 </Sect2>
7233 <Sect2>
7234 <Title>Working with Dsmark</Title>
7236 <Para>
7237 As the DiffServ bibliography specifies, we differentiate boundary nodes and
7238 interior nodes. These are two important points in the traffic path. Both
7239 types perform a classification when the packets arrive. Its result may be
7240 used in different places along the DS process before the packet is released
7241 to the network. It's just because of this that the diffserv code supplies an
7242 structure called sk_buff, including a new field called skb-&gt;tc_index
7243 where we'll store the result of initial classification that may be used in
7244 several points in DS treatment.
7245 </Para>
7247 <Para>
7248 The skb-&gt;tc_index value will be initially set by the DSMARK qdisc,
7249 retrieving it from the DS field in IP header of every received packet.
7250 Besides, cls_tcindex classifier will read all or part of skb-&gt;tcindex
7251 value and use it to select classes.
7252 </Para>
7254 <Para>
7255 But, first of all, take a look at DSMARK qdisc command and its parameters:
7257 <Screen>
7258 ... dsmark indices INDICES [ default_index DEFAULT_INDEX ] [ set_tc_index ]
7259 </Screen>
7261 What do these parameters mean?
7263 <ItemizedList>
7264 <ListItem>
7266 <Para>
7267 <Emphasis remap="bf">indices</Emphasis>: size of table of (mask,value) pairs. Maximum value is 2&circ;n, where n&gt;=0.
7268 </Para>
7269 </ListItem>
7270 <ListItem>
7272 <Para>
7273 <Emphasis remap="bf">Default_index</Emphasis>: the default table entry index if classifier finds no match.
7274 </Para>
7275 </ListItem>
7276 <ListItem>
7278 <Para>
7279 <Emphasis remap="bf">Set_tc_index</Emphasis>: instructs dsmark discipline to retrieve the DS field and store it onto skb-&gt;tc_index.
7280 </Para>
7281 </ListItem>
7283 </ItemizedList>
7285 Let's see the DSMARK process.
7286 </Para>
7288 </Sect2>
7290 <Sect2>
7291 <Title>How SCH_DSMARK works.</Title>
7293 <Para>
7294 This qdisc will apply the next steps:
7296 <ItemizedList>
7297 <ListItem>
7299 <Para>
7300 If we have declared set_tc_index option in qdisc command, DS field is retrieved and stored onto
7301 skb-&gt;tc_index variable.
7302 </Para>
7303 </ListItem>
7304 <ListItem>
7306 <Para>
7307 Classifier is invoked. The classifier will be executed and it will return a class ID that will be stored in
7308 skb-&gt;tc_index variable. If no filter matches are found, we consider the default_index option to determine the
7309 classId to store. If neither set_tc_index nor default_index has been declared results may be
7310 unpredictable.
7311 </Para>
7312 </ListItem>
7313 <ListItem>
7315 <Para>
7316 After been sent to internal qdiscs where you can reuse the result of the filter, the classid returned by
7317 the internal qdisc is stored into skb-&gt;tc_index. We will use this value in the future to index a mask-
7318 value table. The final result to assign to the packet will be that resulting from next operation:
7320 <Screen>
7321 New_Ds_field = ( Old_DS_field &#38; mask ) | value
7322 </Screen>
7325 </Para>
7326 </ListItem>
7327 <ListItem>
7329 <Para>
7330 Thus, new value will result from "anding" ds_field and mask values and next, this result "ORed" with
7331 value parameter. See next diagram to understand all this process:
7332 </Para>
7333 </ListItem>
7335 </ItemizedList>
7338 <Screen>
7339                          skb-&gt;ihp-&gt;tos
7340 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - &gt;
7341      |                                                       |     ^
7342      | -- If you declare set_tc_index, we set DS             |     |  &lt;-----May change
7343      |    value into skb-&gt;tc_index variable                  |     |O       DS field
7344      |                                                      A|     |R
7345    +-|-+      +------+    +---+-+    Internal   +-+     +---N|-----|----+
7346    | | |      | tc   |---&gt;|   | |--&gt;  . . .  --&gt;| |     |   D|     |    |
7347    | | |-----&gt;|index |---&gt;|   | |     Qdisc     | |----&gt;|    v     |    |
7348    | | |      |filter|---&gt;| | | +---------------+ |   ----&gt;(mask,value) |
7349 --&gt;| O |      +------+    +-|-+--------------^----+  /  |  (.  ,  .)    |
7350    | | |          ^         |                |       |  |  (.  ,  .)    |
7351    | | +----------|---------|----------------|-------|--+  (.  ,  .)    |
7352    | | sch_dsmark |         |                |       |                  |
7353    +-|------------|---------|----------------|-------|------------------+
7354      |            |         | &lt;- tc_index -&gt; |       |
7355      |            |(read)   |    may change  |       |  &lt;--------------Index to the
7356      |            |         |                |       |                    (mask,value)
7357      v            |         v                v       |                    pairs table
7358 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -&gt;
7359                          skb-&gt;tc_index
7360 </Screen>
7362 </Para>
7364 <Para>
7365 How to do marking? Just change the mask and value of the class you want to remark. See next line of code:
7367 <Screen>
7368 tc class change dev eth0 classid 1:1 dsmark mask 0x3 value 0xb8
7369 </Screen>
7371 This changes the (mask,value) pair in hash table, to remark packets belonging to class 1:1.You have to "change" this values
7372 because of default values that (mask,value) gets initially (see table below).
7373 </Para>
7375 <Para>
7376 Now, we'll explain how TC_INDEX filter works and how fits into this. Besides, TCINDEX filter can be
7377 used in other configurations rather than those including DS services.
7378 </Para>
7380 </Sect2>
7382 <Sect2>
7383 <Title>TC_INDEX Filter</Title>
7385 <Para>
7386 This is the basic command to declare a TC_INDEX filter:
7388 <Screen>
7389 ... tcindex [ hash SIZE ] [ mask MASK ] [ shift SHIFT ]
7390             [ pass_on | fall_through ]
7391             [ classid CLASSID ] [ police POLICE_SPEC ]
7392 </Screen>
7393 </Para>
7395 <Para>
7396 Next, we show the example used to explain TC_INDEX operation mode. Pay attention to bolded words:
7398 <Screen>
7399 tc qdisc add dev eth0 handle 1:0 root dsmark indices 64 <Emphasis remap="bf">set_tc_index</Emphasis>
7401 tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 1 tcindex <Emphasis remap="bf">mask 0xfc  shift 2</Emphasis>
7403 tc qdisc add dev eth0 parent 1:0 handle 2:0 cbq bandwidth 10Mbit cell 8 avpkt 1000 mpu 64
7405 &num; EF traffic class
7407 tc class add dev eth0 parent 2:0 classid 2:1 cbq bandwidth 10Mbit rate 1500Kbit avpkt 1000 prio 1 bounded isolated allot 1514 weight 1 maxburst 10
7409 &num; Packet fifo qdisc for EF traffic
7411 tc qdisc add dev eth0 parent 2:1 pfifo limit 5
7413 tc filter add dev eth0 parent 2:0 protocol ip prio 1 <Emphasis remap="bf">handle 0x2e</Emphasis> tcindex <Emphasis remap="bf">classid 2:1 pass_on</Emphasis>
7414 </Screen>
7417 (This code is not complete. It's just an extract from EFCBQ example included in iproute2 distribution).
7418 </Para>
7420 <Para>
7421 First of all, suppose we receive a packet marked as EF .  If you read RFC2598, you'll see that DSCP
7422 recommended value for EF traffic is 101110. This means that DS field will be 10111000 (remember that
7423 less significant bits in TOS byte are not used in DS) or 0xb8 in hexadecimal codification.
7424 </Para>
7426 <Para>
7428 <Screen>
7429               TC INDEX
7430               FILTER
7431    +---+      +-------+    +---+-+    +------+                +-+    +-------+
7432    |   |      |       |    |   | |    |FILTER|  +-+    +-+    | |    |       |
7433    |   |-----&gt;| MASK  | -&gt; |   | | -&gt; |HANDLE|-&gt;| |    | | -&gt; | | -&gt; |       |
7434    |   |  .   | =0xfc |    |   | |    |0x2E  |  | +----+ |    | |    |       |
7435    |   |  .   |       |    |   | |    +------+  +--------+    | |    |       |
7436    |   |  .   |       |    |   | |                            | |    |       |
7437 --&gt;|   |  .   | SHIFT |    |   | |                            | |    |       |--&gt;
7438    |   |  .   | =2    |    |   | +----------------------------+ |    |       |
7439    |   |      |       |    |   |       CBQ 2:0                  |    |       |
7440    |   |      +-------+    +---+--------------------------------+    |       |
7441    |   |                                                             |       |
7442    |   +-------------------------------------------------------------+       |
7443    |                          DSMARK 1:0                                     |
7444    +-------------------------------------------------------------------------+
7446 </Screen>
7448 </Para>
7450 <Para>
7451 The packet arrives, then, set with 0xb8 value at DS field. As we explained before, dsmark qdisc identified
7452 by 1:0 id in the example, retrieves DS field and store it in skb-&gt;tc_index variable.
7453 Next step in the example will correspond to the filter associated to this qdisc (second line in the example).
7454 This will perform next operations:
7456 <Screen>
7457 Value1 = skb-&#62;tc_index &#38; MASK
7458 Key = Value1 &#62;&#62; SHIFT
7459 </Screen>
7461 </Para>
7463 <Para>
7464 In the example, MASK=0xFC and SHIFT=2.
7466 <Screen>
7467 Value1 = 10111000 &#38; 11111100 = 10111000
7468 Key = 10111000 &#62;&#62; 2 = 00101110 -&#62; 0x2E in hexadecimal
7469 </Screen>
7471 </Para>
7473 <Para>
7474 The returned value will correspond to a qdisc internal filter handle (in the example, identifier 2:0). If a
7475 filter with this id exists, policing and metering conditions will be verified (in case that filter includes this)
7476 and the classid will be returned (in our example, classid 2:1) and stored in skb-&gt;tc_index variable.
7477 </Para>
7479 <Para>
7480 But if any filter with that identifier is not found, the result will depend on fall_through flag declaration. If so,
7481 value key is returned as classid. If not, an error is returned and process continues with the rest filters. Be
7482 careful if you use fall_through flag; this can be done if a simple relation exists between values
7484 of skb-&gt;tc_index variable and class id's.
7485 <!--what "this" here means?-->
7486 </Para>
7488 <Para>
7489 The latest parameters to comment on are hash and pass_on. The first one
7490 relates to hash table size. Pass_on will be used to indicate that if no classid
7491 equal to the result of this filter is found, try next filter.
7492 The default action is fall_through (look at next table).
7493 </Para>
7495 <Para>
7496 Finally, let's see which possible values can be set to all this TCINDEX parameters:
7498 <Screen>
7499 TC Name                 Value           Default
7500 -----------------------------------------------------------------
7501 Hash                    1...0x10000     Implementation dependent
7502 Mask                    0...0xffff      0xffff
7503 Shift                   0...15          0
7504 Fall through / Pass_on  Flag            Fall_through
7505 Classid                 Major:minor     None
7506 Police                  .....           None
7507 </Screen>
7509 </Para>
7511 <Para>
7512 This kind of filter is very powerful. It's necessary to explore all possibilities. Besides, this filter is not only used in DiffServ configurations.
7513 You can use it as any other kind of filter.
7514 </Para>
7516 <Para>
7517 I recommend you to look at all DiffServ examples included in iproute2 distribution. I promise I will try to
7518 complement this text as soon as I can. Besides, all I have explained is the result of a lot of tests.
7519 I would thank you tell me if I'm wrong in any point.
7520 </Para>
7522 </Sect2>
7524 </Sect1>
7526 <Sect1 id="lartc.adv-qdisc.ingress">
7527   <Title>Ingress qdisc</Title>
7529 <Para>
7530 All qdiscs discussed so far are egress qdiscs. Each interface however can
7531 also have an ingress qdisc which is not used to send packets
7532 out to the network adaptor. Instead, it allows you to apply tc filters to
7533 packets coming in over the interface, regardless of whether they have a local
7534 destination or are to be forwarded.
7535 </Para>
7537 <Para>
7538 As the tc filters contain a full Token Bucket Filter implementation, and are
7539 also able to match on the kernel flow estimator, there is a lot of
7540 functionality available. This effectively allows you to police incoming
7541 traffic, before it even enters the IP stack.
7542 </Para>
7544 <Sect2>
7545 <Title>Parameters &amp; usage</Title>
7547 <Para>
7548 The ingress qdisc itself does not require any parameters. It differs from
7549 other qdiscs in that it does not occupy the root of a device. Attach it like
7550 this:
7552 <Screen>
7553 # tc qdisc add dev eth0 ingress
7554 </Screen>
7556 This allows you to have other, sending, qdiscs on your device besides the
7557 ingress qdisc. 
7558 </Para>
7560 <Para>
7561 For a contrived example how the ingress qdisc could be used, see the
7562 Cookbook.
7563 </Para>
7565 </Sect2>
7567 </Sect1>
7569 <Sect1 id="lartc.adv-qdisc.red">
7570   <Title>Random Early Detection (RED)</Title>
7572 <Para>
7573 This section is meant as an introduction to the queuing at backbone networks, which often
7574 involves &gt;100 megabit bandwidths, which requires a different approach than
7575 your ADSL modem at home.
7576 </Para>
7578 <Para>
7579 The normal behaviour of router queues on the Internet is called tail-drop.
7580 Tail-drop works by queueing up to a certain amount, then dropping all traffic
7581 that 'spills over'. This is very unfair, and also leads to retransmit 
7582 synchronization. When retransmit synchronization occurs, the sudden burst
7583 of drops from a router that has reached its fill will cause a delayed burst
7584 of retransmits, which will over fill the congested router again. 
7585 </Para>
7587 <Para>
7588 In order to cope with transient congestion on links, backbone routers will
7589 often implement large queues. Unfortunately, while these queues are good for
7590 throughput, they can substantially increase latency and cause TCP
7591 connections to behave very burstily during congestion.
7592 </Para>
7594 <Para>
7595 These issues with tail-drop are becoming increasingly troublesome on the
7596 Internet because the use of network unfriendly applications is increasing.
7597 The Linux kernel offers us RED, short for Random Early Detect, also called
7598 Random Early Drop, as that is how it works.
7599 </Para>
7601 <Para>
7602 RED isn't a cure-all for this, applications which inappropriately fail to 
7603 implement exponential backoff still get an unfair share of the bandwidth,
7604 however, with RED they do not cause as much harm to the throughput and
7605 latency of other connections.
7606 </Para>
7608 <Para>
7609 RED statistically drops packets from flows before it reaches its hard
7610 limit. This causes a congested backbone link to slow more gracefully, and
7611 prevents retransmit synchronization. This also helps TCP find its 'fair'
7612 speed faster by allowing some packets to get dropped sooner keeping queue
7613 sizes low and latency under control. The probability of a packet being
7614 dropped from a particular connection is proportional to its bandwidth usage
7615 rather than the number of packets it transmits. 
7616 </Para>
7618 <Para>
7619 RED is a good queue for backbones, where you can't afford the 
7620 complexity of per-session state tracking needed by fairness queueing.
7621 </Para>
7623 <Para>
7624 In order to use RED, you must decide on three parameters: Min, Max, and
7625 burst. Min sets the minimum queue size in bytes before dropping will begin,
7626 Max is a soft maximum that the algorithm will attempt to stay under, and
7627 burst sets the maximum number of packets that can 'burst through'.
7628 </Para>
7630 <Para>
7631 You should set the min by calculating that highest acceptable base queueing 
7632 latency you wish, and multiply it by your bandwidth. For instance, on my 
7633 64kbit/s ISDN link, I might want a base queueing latency of 200ms so I set
7634 min to 1600 bytes. Setting min too small will degrade throughput and too
7635 large will degrade latency. Setting a small min is not a replacement for
7636 reducing the MTU on a slow link to improve interactive response.
7637 </Para>
7639 <Para>
7640 You should make max at least twice min to prevent synchronization. On slow
7641 links with small Min's it might be wise to make max perhaps four or
7642 more times large then min.
7643 </Para>
7645 <Para>
7646 Burst controls how the RED algorithm responds to bursts. Burst must be set
7647 larger then min/avpkt. Experimentally, I've found (min+min+max)/(3*avpkt) to
7648 work ok.
7649 </Para>
7651 <Para>
7652 Additionally, you need to set limit and avpkt. Limit is a safety value, after
7653 there are limit bytes in the queue, RED 'turns into' tail-drop. I typical set
7654 limit to eight times max. Avpkt should be your average packet size. 1000
7655 works OK on high speed Internet links with a 1500byte MTU. 
7656 </Para>
7658 <Para>
7659 Read <ULink
7660 URL="http://www.aciri.org/floyd/papers/red/red.html"
7661 >the paper on RED queueing</ULink
7662 > by Sally Floyd and Van Jacobson for technical
7663 information.
7664 </Para>
7666 </Sect1>
7668 <Sect1 id="lartc.adv-qdisc.gred">
7669 <Title>Generic Random Early Detection</Title>
7671 <Para>
7672 Not a lot is known about GRED. It looks like GRED with several internal
7673 queues, whereby the internal queue is chosen based on the Diffserv tcindex
7674 field. According to a slide found
7675 <ULink URL="http://www.davin.ottawa.on.ca/ols/img22.htm">here</ULink>,
7676 it contains the capabilities of Cisco's 'Distributed Weighted RED', as well 
7677 as Dave Clark's RIO.
7678 </Para>
7680 <Para>
7681 Each virtual queue can have its own Drop Parameters specified.
7682 </Para>
7684 <Para>
7685 FIXME: get Jamal or Werner to tell us more
7686 </Para>
7688 </Sect1>
7690 <Sect1 id="lartc.adv-qdisc.vc-atm">
7691   <Title>VC/ATM emulation</Title>
7693 <Para>
7694 This is quite a major effort by Werner Almesberger to allow you to build
7695 Virtual Circuits over TCP/IP sockets. A Virtual Circuit is a concept from
7696 ATM network theory. 
7697 </Para>
7699 <Para>
7700 For more information, see the <ULink
7701 URL="http://linux-atm.sourceforge.net/"
7702 >ATM on Linux homepage</ULink
7703 >. 
7704 </Para>
7706 </Sect1>
7708 <Sect1 id="lartc.adv-qdisc.wrr">
7709   <Title>Weighted Round Robin (WRR)</Title>
7711 <Para>
7712 This qdisc is not included in the standard kernels but can be downloaded from 
7713 <ULink URL="http://wipl-wrr.dkik.dk/wrr/">here</ULink>. 
7714 Currently the qdisc is only tested with Linux 2.2 kernels but it will 
7715 probably work with 2.4/2.5 kernels too.
7716 </Para>
7718 <Para>
7719 The WRR qdisc distributes bandwidth between its classes using the weighted 
7720 round robin scheme. That is, like the CBQ qdisc it contains classes 
7721 into which arbitrary qdiscs can be plugged. All classes which have sufficient 
7722 demand will get bandwidth proportional to the weights associated with the classes.
7723 The weights can be set manually using the <Literal remap="tt">tc</Literal> program. But they
7724 can also be made automatically decreasing for classes transferring much data.
7725 </Para>
7727 <Para>
7728 The qdisc has a built-in classifier which assigns packets coming from or 
7729 sent to different machines to different classes. Either the MAC or IP and 
7730 either source or destination addresses can be used. The MAC address can only 
7731 be used when the Linux box is acting as an ethernet bridge, however. The 
7732 classes are automatically assigned to machines based on the packets seen.
7733 </Para>
7735 <Para>
7736 The qdisc can be very useful at sites such as dorms where a lot of unrelated 
7737 individuals share an Internet connection. A set of scripts setting up a 
7738 relevant behavior for such a site is a central part of the WRR distribution.
7739 </Para>
7741 </Sect1>
7743 </chapter>
7745 <chapter id="lartc.cookbook"
7746   xreflabel="Cookbook">
7747   <Title>Cookbook</Title>
7749 <Para>
7750 This section contains 'cookbook' entries which may help you solve problems.
7751 A cookbook is no replacement for understanding however, so try and comprehend
7752 what is going on. 
7753 </Para>
7755 <Sect1 id="lartc.cookbook.sla">
7756 <Title>Running multiple sites with different SLAs</Title>
7758 <Para>
7759 You can do this in several ways. Apache has some support for this with a
7760 module, but we'll show how Linux can do this for you, and do so for other
7761 services as well. These commands are stolen from a presentation by Jamal
7762 Hadi that's referenced below.
7763 </Para>
7765 <Para>
7766 Let's say we have two customers, with http, ftp and streaming audio, and we
7767 want to sell them a limited amount of bandwidth. We do so on the server itself.
7768 </Para>
7770 <Para>
7771 Customer A should have at most 2 megabits, customer B has paid for 5
7772 megabits. We separate our customers by creating virtual IP addresses on our
7773 server.
7774 </Para>
7776 <Para>
7778 <Screen>
7779 # ip address add 188.177.166.1 dev eth0
7780 # ip address add 188.177.166.2 dev eth0
7781 </Screen>
7783 </Para>
7785 <Para>
7786 It is up to you to attach the different servers to the right IP address. All
7787 popular daemons have support for this.
7788 </Para>
7790 <Para>
7791 We first attach a CBQ qdisc to eth0:
7793 <Screen>
7794 # tc qdisc add dev eth0 root handle 1: cbq bandwidth 10Mbit cell 8 avpkt 1000 \
7795   mpu 64
7796 </Screen>
7798 </Para>
7800 <Para>
7801 We then create classes for our customers:
7802 </Para>
7804 <Para>
7806 <Screen>
7807 # tc class add dev eth0 parent 1:0 classid 1:1 cbq bandwidth 10Mbit rate \
7808   2MBit avpkt 1000 prio 5 bounded isolated allot 1514 weight 1 maxburst 21
7809 # tc class add dev eth0 parent 1:0 classid 1:2 cbq bandwidth 10Mbit rate \
7810   5Mbit avpkt 1000 prio 5 bounded isolated allot 1514 weight 1 maxburst 21
7811 </Screen>
7813 </Para>
7815 <Para>
7816 Then we add filters for our two classes:
7818 <Screen>
7819 ##FIXME: Why this line, what does it do?, what is a divisor?:
7820 ##FIXME: A divisor has something to do with a hash table, and the number of
7821 ##       buckets - ahu
7822 # tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 5 handle 1: u32 divisor 1
7823 # tc filter add dev eth0 parent 1:0 prio 5 u32 match ip src 188.177.166.1
7824   flowid 1:1
7825 # tc filter add dev eth0 parent 1:0 prio 5 u32 match ip src 188.177.166.2
7826   flowid 1:2
7827 </Screen>
7829 </Para>
7831 <Para>
7832 And we're done.
7833 </Para>
7835 <Para>
7836 FIXME: why no token bucket filter? is there a default pfifo_fast fallback
7837 somewhere?
7838 </Para>
7840 </Sect1>
7842 <Sect1 id="lartc.cookbook.synflood-protect"
7843   xreflabel="Protecting your host from SYN floods">
7844   <Title>Protecting your host from SYN floods</Title>
7846 <Para>
7847 From Alexey's iproute documentation, adapted to netfilter and with more
7848 plausible paths. If you use this, take care to adjust the numbers to
7849 reasonable values for your system.
7850 </Para>
7852 <Para>
7853 If you want to protect an entire network, skip this script, which is best
7854 suited for a single host.
7855 </Para>
7857 <Para>
7858 It appears that you need the very latest version of the iproute2 tools to
7859 get this to work with 2.4.0.
7860 </Para>
7862 <Para>
7864 <Screen>
7865 #! /bin/sh -x
7867 # sample script on using the ingress capabilities
7868 # this script shows how one can rate limit incoming SYNs
7869 # Useful for TCP-SYN attack protection. You can use
7870 # IPchains to have more powerful additions to the SYN (eg 
7871 # in addition the subnet)
7873 #path to various utilities;
7874 #change to reflect yours.
7876 TC=/sbin/tc
7877 IP=/sbin/ip
7878 IPTABLES=/sbin/iptables
7879 INDEV=eth2
7881 # tag all incoming SYN packets through $INDEV as mark value 1
7882 ############################################################ 
7883 $iptables -A PREROUTING -i $INDEV -t mangle -p tcp --syn \
7884   -j MARK --set-mark 1
7885 ############################################################ 
7887 # install the ingress qdisc on the ingress interface
7888 ############################################################ 
7889 $TC qdisc add dev $INDEV handle ffff: ingress
7890 ############################################################ 
7894 # SYN packets are 40 bytes (320 bits) so three SYNs equals
7895 # 960 bits (approximately 1kbit); so we rate limit below
7896 # the incoming SYNs to 3/sec (not very useful really; but
7897 #serves to show the point - JHS
7898 ############################################################ 
7899 $TC filter add dev $INDEV parent ffff: protocol ip prio 50 handle 1 fw \
7900 police rate 1kbit burst 40 mtu 9k drop flowid :1
7901 ############################################################ 
7905 echo "---- qdisc parameters Ingress  ----------"
7906 $TC qdisc ls dev $INDEV
7907 echo "---- Class parameters Ingress  ----------"
7908 $TC class ls dev $INDEV
7909 echo "---- filter parameters Ingress ----------"
7910 $TC filter ls dev $INDEV parent ffff:
7912 #deleting the ingress qdisc
7913 #$TC qdisc del $INDEV ingress
7914 </Screen>
7916 </Para>
7918 </Sect1>
7920 <Sect1 id="lartc.cookbook.icmp-ratelimit">
7921   <Title>Rate limit ICMP to prevent dDoS</Title>
7923 <Para>
7924 Recently, distributed denial of service attacks have become a major nuisance
7925 on the Internet. By properly filtering and rate limiting your network, you can
7926 both prevent becoming a casualty or the cause of these attacks.
7927 </Para>
7929 <Para>
7930 You should filter your networks so that you do not allow non-local IP source
7931 addressed packets to leave your network. This stops people from anonymously
7932 sending junk to the Internet. 
7933 </Para>
7935 <Para>
7936 Rate limiting goes much as shown earlier. To refresh your memory, our
7937 ASCIIgram again:
7938 </Para>
7940 <Para>
7942 <Screen>
7943 [The Internet] ---&#60;E3, T3, whatever&#62;--- [Linux router] --- [Office+ISP]
7944                                       eth1          eth0
7945 </Screen>
7947 </Para>
7949 <Para>
7950 We first set up the prerequisite parts:
7951 </Para>
7953 <Para>
7955 <Screen>
7956 # tc qdisc add dev eth0 root handle 10: cbq bandwidth 10Mbit avpkt 1000
7957 # tc class add dev eth0 parent 10:0 classid 10:1 cbq bandwidth 10Mbit rate \
7958   10Mbit allot 1514 prio 5 maxburst 20 avpkt 1000
7959 </Screen>
7961 </Para>
7963 <Para>
7964 If you have 100Mbit, or more, interfaces, adjust these numbers. Now you need
7965 to determine how much ICMP traffic you want to allow. You can perform
7966 measurements with tcpdump, by having it write to a file for a while, and
7967 seeing how much ICMP passes your network. Do not forget to raise the
7968 snapshot length!
7969 </Para>
7971 <Para>
7972 If measurement is impractical, you might want to choose 5% of your available
7973 bandwidth. Let's set up our class:
7975 <Screen>
7976 # tc class add dev eth0 parent 10:1 classid 10:100 cbq bandwidth 10Mbit rate \
7977   100Kbit allot 1514 weight 800Kbit prio 5 maxburst 20 avpkt 250 \
7978   bounded
7979 </Screen>
7981 </Para>
7983 <Para>
7984 This limits at 100Kbit. Now we need a filter to assign ICMP traffic to this
7985 class:
7987 <Screen>
7988 # tc filter add dev eth0 parent 10:0 protocol ip prio 100 u32 match ip
7989   protocol 1 0xFF flowid 10:100
7991 </Screen>
7993 </Para>
7995 </Sect1>
7997 <Sect1 id="lartc.cookbook.interactive-prio">
7998 <Title>Prioritizing interactive traffic</Title>
8000 <Para>
8001 If lots of data is coming down your link, or going up for that matter, and
8002 you are trying to do some maintenance via telnet or ssh, this may not go too
8003 well. Other packets are blocking your keystrokes. Wouldn't it be great if
8004 there were a way for your interactive packets to sneak past the bulk
8005 traffic? Linux can do this for you!
8006 </Para>
8008 <Para>
8009 As before, we need to handle traffic going both ways. Evidently, this works
8010 best if there are Linux boxes on both ends of your link, although other
8011 UNIX's are able to do this. Consult your local Solaris/BSD guru for this.
8012 </Para>
8014 <Para>
8015 The standard pfifo_fast scheduler has 3 different 'bands'. Traffic in band 0
8016 is transmitted first, after which traffic in band 1 and 2 gets considered.
8017 It is vital that our interactive traffic be in band 0!
8018 </Para>
8020 <Para>
8021 We blatantly adapt from the (soon to be obsolete) ipchains HOWTO:
8022 </Para>
8024 <Para>
8025 There are four seldom-used bits in the IP header, called the Type of Service
8026 (TOS) bits. They effect the way packets are treated; the four bits are
8027 "Minimum Delay", "Maximum Throughput", "Maximum Reliability" and "Minimum
8028 Cost". Only one of these bits is allowed to be set. Rob van Nieuwkerk, the
8029 author of the ipchains TOS-mangling code, puts it as follows:
8030 </Para>
8032 <BlockQuote>
8033 <Para>
8034 Especially the "Minimum Delay" is important for me. I switch it on for
8035 "interactive" packets in my upstream (Linux) router. I'm
8036 behind a 33k6 modem link. Linux prioritizes packets in 3 queues. This
8037 way I get acceptable interactive performance while doing bulk
8038 downloads at the same time. 
8039 </Para>
8040 </BlockQuote>
8042 <Para>
8043 The most common use is to set telnet &#38; ftp control connections to "Minimum
8044 Delay" and FTP data to "Maximum Throughput". This would be
8045 done as follows, on your upstream router:
8046 </Para>
8048 <Para>
8050 <Screen>
8051 # iptables -A PREROUTING -t mangle -p tcp --sport telnet \
8052   -j TOS --set-tos Minimize-Delay
8053 # iptables -A PREROUTING -t mangle -p tcp --sport ftp \
8054   -j TOS --set-tos Minimize-Delay
8055 # iptables -A PREROUTING -t mangle -p tcp --sport ftp-data \
8056   -j TOS --set-tos Maximize-Throughput
8057 </Screen>
8059 </Para>
8061 <Para>
8062 Now, this only works for data going from your telnet foreign host to your
8063 local computer. The other way around appears to be done for you, ie, telnet,
8064 ssh &#38; friends all set the TOS field on outgoing packets automatically.
8065 </Para>
8067 <Para>
8068 Should you have an application that does not do this, you can always do it 
8069 with netfilter. On your local box:
8070 </Para>
8072 <Para>
8074 <Screen>
8075 # iptables -A OUTPUT -t mangle -p tcp --dport telnet \
8076   -j TOS --set-tos Minimize-Delay
8077 # iptables -A OUTPUT -t mangle -p tcp --dport ftp \
8078   -j TOS --set-tos Minimize-Delay
8079 # iptables -A OUTPUT -t mangle -p tcp --dport ftp-data \
8080   -j TOS --set-tos Maximize-Throughput
8081 </Screen>
8083 </Para>
8085     </Sect1>
8087     <Sect1 id="lartc.cookbook.squid">
8088       <Title>Transparent web-caching using <application>netfilter</application>,
8089         <application>iproute2</application>, <application>ipchains</application> and 
8090         <application>squid</application></Title>
8091       
8092       <Para>
8093         This section was sent in by reader Ram Narula from Internet for Education
8094         (Thailand).
8095       </Para>
8096       
8097       <Para>
8098         The regular technique in accomplishing this in Linux
8099         is probably with use of ipchains AFTER making sure
8100         that the "outgoing" port 80(web) traffic gets routed through
8101         the server running squid.
8102       </Para>
8104       <Para>
8105         There are 3 common methods to make sure "outgoing"
8106         port 80 traffic gets routed to the server running squid
8107         and 4th one is being introduced here.
8108       </Para>
8109       
8110       <Para>
8111         <VariableList>
8112           <VarListEntry>
8113             <Term>Making the gateway router do it.</Term>
8114             <ListItem>
8115               <Para>
8116                 If you can tell your gateway router to 
8117                 match packets that has outgoing destination port
8118                 of 80 to be sent to the IP address of squid server.
8119               </Para>
8120               
8121               <Para>
8122                 BUT
8123               </Para>
8125               <Para>
8126                 This would put additional load on the router and
8127                 some commercial routers might not even support this.
8128               </Para>
8129             </ListItem>
8130           </VarListEntry>
8131           <VarListEntry>
8132             <Term>Using a Layer 4 switch.</Term>
8133             <ListItem>
8134               <Para>
8135                 Layer 4 switches can handle this without any problem.
8136               </Para>
8137               
8138               <Para>
8139                 BUT
8140               </Para>
8141               
8142               <Para>
8143                 The cost for this equipment is usually very high. Typical
8144                 layer 4 switch would normally cost more than
8145                 a typical router+good linux server.
8146               </Para>
8147             </ListItem>
8148           </VarListEntry>
8149           <VarListEntry>
8150             <Term>Using cache server as network's gateway.</Term>
8151             <ListItem>
8152               <Para>
8153                 You can force ALL traffic through cache server.
8154               </Para>
8155               <Para>
8156                 BUT
8157               </Para>
8158               <Para>
8159                 This is quite risky because Squid does utilize lots of CPU power which might
8160                 result in slower over-all network performance or the server itself might crash and no one on the
8161                 network will be able to access the Internet if that occurs.
8162               </Para>
8163             </ListItem>
8164           </VarListEntry>
8165           <VarListEntry>
8166             <Term>Linux+NetFilter router.</Term>
8167             <ListItem>
8168               <Para>
8169                 By using NetFilter another technique can be implemented
8170                 which is using NetFilter for "mark"ing the packets
8171                 with destination port 80 and using iproute2 to
8172                 route the "mark"ed packets to the Squid server.
8173               </Para>
8174             </ListItem>
8175           </VarListEntry>
8176         </VariableList>
8177         <Screen>
8178 |----------------|
8179 | Implementation |
8180 |----------------|
8182  Addresses used
8183  10.0.0.1 naret (NetFilter server)
8184  10.0.0.2 silom (Squid server)
8185  10.0.0.3 donmuang (Router connected to the Internet)
8186  10.0.0.4 kaosarn (other server on network)
8187  10.0.0.5 RAS
8188  10.0.0.0/24 main network
8189  10.0.0.0/19 total network
8191 |---------------|
8192 |Network diagram|
8193 |---------------|
8195 Internet
8197 donmuang
8199 ------------hub/switch----------
8200 |        |             |       |
8201 naret   silom        kaosarn  RAS etc.
8202         </Screen>
8204         First, make all traffic pass through naret by making sure it is the default gateway except for silom.
8205         Silom's default gateway has to be donmuang (10.0.0.3) or this would create web traffic loop.
8206       </Para>
8207       <Para>
8208         (all servers on my network had 10.0.0.1 as the default gateway  which was the former IP address of donmuang router so what I did
8209         was changed the IP address of donmuang to 10.0.0.3 and gave naret ip address of 10.0.0.1)
8210       </Para>
8211       <Para>
8212         <Screen>
8213 Silom
8214 -----
8215 -setup squid and ipchains 
8216         </Screen>
8217       </Para>
8218       <Para>
8219         Setup Squid server on silom, make sure it does support  transparent caching/proxying, the default port is usually
8220         3128, so all traffic for port 80 has to be redirected to port 3128 locally. This can be done by using ipchains with the following:
8221       </Para>
8222       <Para>
8223         <Screen>
8224 silom# ipchains -N allow1
8225 silom# ipchains -A allow1 -p TCP -s 10.0.0.0/19 -d 0/0 80 -j REDIRECT 3128
8226 silom# ipchains -I input -j allow1
8227         </Screen>
8228       </Para>
8229       <Para>
8230 Or, in netfilter lingo:
8231         <Screen>
8232 silom# iptables -t nat -A PREROUTING -i eth0 -p tcp --dport 80 -j REDIRECT --to-port 3128
8233         </Screen>
8234       </Para>
8235       <Para>
8236         (note: you might have other entries as well)
8237       </Para>
8238       <Para>
8239         For more information on setting Squid server please refer to Squid FAQ page on <ULink
8240           URL="http://squid.nlanr.net">http://squid.nlanr.net</ULink>).
8241       </Para>
8242       <Para>
8243         Make sure ip forwarding is enabled on this server and the default gateway for this server is donmuang router (NOT naret).
8244       </Para>
8245       <Para>
8246         <Screen>
8247 Naret
8248 -----
8249 -setup iptables and iproute2
8250 -disable icmp REDIRECT messages (if needed)
8251         </Screen>
8252       </Para>
8253       <Para>
8254         <OrderedList>
8255           <ListItem>
8256             <Para>
8257               "Mark" packets of destination port 80 with value 2
8258               <Screen>
8259 naret# iptables -A PREROUTING -i eth0 -t mangle -p tcp --dport 80 \
8260  -j MARK --set-mark 2
8261               </Screen>
8262             </Para>
8263           </ListItem>
8264           <ListItem>
8265             <Para>
8266               Setup iproute2 so it will route packets with "mark" 2 to silom
8267               <Screen>
8268 naret# echo 202 www.out &#62;&#62; /etc/iproute2/rt_tables
8269 naret# ip rule add fwmark 2 table www.out
8270 naret# ip route add default via 10.0.0.2 dev eth0 table www.out
8271 naret# ip route flush cache
8272               </Screen>
8273             </para>
8274             <Para>
8275               If donmuang and naret is on the same subnet then naret should not send out icmp REDIRECT messages.
8276               In this case it is, so icmp REDIRECTs has to be disabled by:
8277               <Screen>
8278 naret# echo 0 &#62; /proc/sys/net/ipv4/conf/all/send_redirects
8279 naret# echo 0 &#62; /proc/sys/net/ipv4/conf/default/send_redirects
8280 naret# echo 0 &#62; /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/send_redirects
8281               </Screen>
8282             </Para>
8283           </ListItem>
8284         </OrderedList>
8285       </Para>
8286       <Para>
8287         The setup is complete, check the configuration
8288       </Para>
8289       <Para>
8290         <Screen>
8291 On naret:
8293 naret# iptables -t mangle -L
8294 Chain PREROUTING (policy ACCEPT)
8295 target     prot opt source               destination         
8296 MARK       tcp  --  anywhere             anywhere           tcp dpt:www MARK set 0x2 
8298 Chain OUTPUT (policy ACCEPT)
8299 target     prot opt source               destination         
8301 naret# ip rule ls
8302 0:      from all lookup local 
8303 32765:  from all fwmark        2 lookup www.out 
8304 32766:  from all lookup main 
8305 32767:  from all lookup default 
8307 naret# ip route list table www.out
8308 default via 203.114.224.8 dev eth0 
8310 naret# ip route   
8311 10.0.0.1 dev eth0  scope link 
8312 10.0.0.0/24 dev eth0  proto kernel  scope link  src 10.0.0.1
8313 127.0.0.0/8 dev lo  scope link 
8314 default via 10.0.0.3 dev eth0 
8316 (make sure silom belongs to one of the above lines, in this case
8317 it's the line with 10.0.0.0/24)
8319 |------|
8320 |-DONE-|
8321 |------|
8322         </Screen>
8323       </Para>
8324       <Sect2>
8325 <Title>Traffic flow diagram after implementation</Title>
8327 <Screen width="80">
8329 |-----------------------------------------|
8330 |Traffic flow diagram after implementation|
8331 |-----------------------------------------|
8333 INTERNET
8337 -----------------donmuang router---------------------
8338 /\                                      /\         ||
8339 ||                                      ||         ||
8340 ||                                      \/         ||
8341 naret                                  silom       ||
8342 *destination port 80 traffic=========&#62;(cache)      ||
8343 /\                                      ||         ||
8344 ||                                      \/         \/
8345 \\===================================kaosarn, RAS, etc.
8347 </Screen>
8349 <Para>
8350 Note that the network is asymmetric as there is one extra hop on 
8351 general outgoing path.
8352 </Para>
8354 <Para>
8355 Here is run down for packet traversing the network from kaosarn
8356 to and from the Internet.
8357 </Para>
8359 <VariableList>
8360 <VarListEntry>
8361  <Term>For web/http traffic</Term>
8362  <ListItem>
8363   <Para><Screen>
8364 kaosarn http request-&#62;naret-&#62;silom-&#62;donmuang-&#62;internet
8365 http replies from Internet-&#62;donmuang-&#62;silom-&#62;kaosarn
8366   </Screen></Para>
8367  </ListItem>
8368 </VarListEntry>
8370 <VarListEntry>
8371  <Term>For non-web/http requests(eg. telnet)</Term>
8372  <ListItem>
8373   <Para><Screen>
8374 kaosarn outgoing data-&#62;naret-&#62;donmuang-&#62;internet
8375 incoming data from Internet-&#62;donmuang-&#62;kaosarn
8376   </Screen></Para>
8377  </ListItem>
8378 </VarListEntry>
8379 </VariableList>
8382 </Sect2>
8384 </Sect1>
8386 <Sect1 id="lartc.cookbook.mtu-discovery">
8387 <Title>Circumventing Path MTU Discovery issues with per route MTU settings</Title>
8389 <Para>
8390 For sending bulk data, the Internet generally works better when using larger
8391 packets. Each packet implies a routing decision, when sending a 1 megabyte
8392 file, this can either mean around 700 packets when using packets that are as
8393 large as possible, or 4000 if using the smallest default.
8394 </Para>
8396 <Para>
8397 However, not all parts of the Internet support full 1460 bytes of payload
8398 per packet. It is therefore necessary to try and find the largest packet
8399 that will 'fit', in order to optimize a connection.
8400 </Para>
8402 <Para>
8403 This process is called 'Path MTU Discovery', where MTU stands for 'Maximum
8404 Transfer Unit.' 
8405 </Para>
8407 <Para>
8408 When a router encounters a packet that's too big too send in one piece, AND
8409 it has been flagged with the "Don't Fragment" bit, it returns an ICMP
8410 message stating that it was forced to drop a packet because of this. The
8411 sending host acts on this hint by sending smaller packets, and by iterating
8412 it can find the optimum packet size for a connection over a certain path.
8413 </Para>
8415 <Para>
8416 This used to work well until the Internet was discovered by hooligans who do
8417 their best to disrupt communications. This in turn lead administrators to
8418 either block or shape ICMP traffic in a misguided attempt to improve
8419 security or robustness of their Internet service.
8420 </Para>
8422 <Para>
8423 What has happened now is that Path MTU Discovery is working less and less
8424 well and fails for certain routes, which leads to strange TCP/IP sessions
8425 which die after a while.
8426 </Para>
8428 <Para>
8429 Although I have no proof for this, two sites who I used to have this problem
8430 with both run Alteon Acedirectors before the affected systems - perhaps
8431 somebody more knowledgeable can provide clues as to why this happens.
8432 </Para>
8434 <Sect2>
8435 <Title>Solution</Title>
8437 <Para>
8438 When you encounter sites that suffer from this problem, you can disable Path
8439 MTU discovery by setting it manually. Koos van den Hout, slightly edited,
8440 writes:
8441 </Para>
8443 <blockquote>
8444 <Para>
8445 The following problem: I set the mtu/mru of my leased line running ppp to
8446 296 because it's only 33k6 and I cannot influence the queueing on the
8447 other side. At 296, the response to a key press is within a reasonable
8448 time frame.
8449 </Para>
8451 <Para>
8452 And, on my side I have a masqrouter running (of course) Linux.
8453 </Para>
8455 <Para>
8456 Recently I split 'server' and 'router' so most applications are run on a
8457 different machine than the routing happens on.
8458 </Para>
8460 <Para>
8461 I then had trouble logging into irc. Big panic! Some digging did find
8462 out that I got connected to irc, even showed up as 'connected' on irc
8463 but I did not receive the motd from irc. I checked what could be wrong
8464 and noted that I already had some previous trouble reaching certain
8465 websites related to the MTU, since I had no trouble reaching them when
8466 the MTU was 1500, the problem just showed when the MTU was set to 296.
8467 Since irc servers block about every kind of traffic not needed for their
8468 immediate operation, they also block icmp. 
8469 </Para>
8471 <Para>
8472 I managed to convince the operators of a webserver that this was the cause
8473 of a problem, but the irc server operators were not going to fix this.
8474 </Para>
8476 <Para>
8477 So, I had to make sure outgoing masqueraded traffic started with the lower
8478 mtu of the outside link. But I want local ethernet traffic to have the
8479 normal mtu (for things like nfs traffic).
8480 </Para>
8482 <Para>Solution:
8483 </Para>
8485 <Screen width="80">
8486 ip route add default via 10.0.0.1 mtu 296
8487 </Screen>
8489 <Para>
8490 (10.0.0.1 being the default gateway, the inside address of the
8491 masquerading router)
8492 </Para>
8493 </blockquote>
8495 <Para>
8496 In general, it is possible to override PMTU Discovery by setting specific
8497 routes. For example, if only a certain subnet is giving problems, this
8498 should help:
8499 </Para>
8501 <Screen width="80">
8502 ip route add 195.96.96.0/24 via 10.0.0.1 mtu 1000
8503 </Screen>
8505 </Sect2>
8507 </Sect1>
8509 <Sect1 id="lartc.cookbook.mtu-mss">
8510   <Title>Circumventing Path MTU Discovery issues with MSS Clamping
8511   (for ADSL, cable, PPPoE &amp; PPtP users)</Title>
8513 <Para>
8514 As explained above, Path MTU Discovery doesn't work as well as it should
8515 anymore. If you know for a fact that a hop somewhere in your network has a
8516 limited (&lt;1500) MTU, you cannot rely on PMTU Discovery finding this out.
8517 </Para>
8519 <Para>
8520 Besides MTU, there is yet another way to set the maximum packet size, the so
8521 called Maximum Segment Size. This is a field in the TCP Options part of a
8522 SYN packet.
8523 </Para>
8525 <Para>
8526 Recent Linux kernels, and a few PPPoE drivers (notably, the excellent
8527 Roaring Penguin one), feature the possibility to 'clamp the MSS'. 
8528 </Para>
8530 <Para>
8531 The good thing about this is that by setting the MSS value, you are telling
8532 the remote side unequivocally 'do not ever try to send me packets bigger
8533 than this value'. No ICMP traffic is needed to get this to work.
8534 </Para>
8536 <Para>
8537 The bad thing is that it's an obvious hack - it breaks 'end to end' by
8538 modifying packets. Having said that, we use this trick in many places and it
8539 works like a charm.
8540 </Para>
8542 <Para>
8543 In order for this to work you need at least iptables-1.2.1a and Linux 2.4.3
8544 or higher. The basic command line is:
8546 <Screen>
8547 # iptables -A FORWARD -p tcp --tcp-flags SYN,RST SYN -j TCPMSS  --clamp-mss-to-pmtu
8548 </Screen>
8550 </Para>
8552 <Para>
8553 This calculates the proper MSS for your link. If you are feeling brave, or
8554 think that you know best, you can also do something like this:
8555 </Para>
8557 <Para>
8559 <Screen>
8560 # iptables -A FORWARD -p tcp --tcp-flags SYN,RST SYN -j TCPMSS --set-mss 128
8561 </Screen>
8563 </Para>
8565 <Para>
8566 This sets the MSS of passing SYN packets to 128. Use this if you have VoIP
8567 with tiny packets, and huge http packets which are causing chopping in your
8568 voice calls.
8569 </Para>
8571 </Sect1>
8573 <Sect1 id="lartc.cookbook.ultimate-tc">
8574 <Title>The Ultimate Traffic Conditioner: Low Latency, Fast Up &amp; Downloads</Title>
8576 <Para>
8577 Note: This script has recently been upgraded and previously only worked for
8578 Linux clients in your network! So you might want to update if you have
8579 Windows machines or Macs in your network and noticed that they were not able
8580 to download faster while others were uploading.
8581 </Para>
8583 <Para>
8584 I attempted to create the holy grail:
8585 <VariableList>
8587 <VarListEntry>
8588 <Term>Maintain low latency for interactive traffic at all times</Term>
8589 <ListItem>
8590 <Para>
8591 This means that downloading or uploading files should not disturb SSH or
8592 even telnet. These are the most important things, even 200ms latency is
8593 sluggish to work over.
8594 </Para></ListItem>
8595 </VarListEntry>
8596 <VarListEntry>
8597 <Term>Allow 'surfing' at reasonable speeds while up or downloading</Term>
8598 <ListItem>
8599 <Para>
8600 Even though http is 'bulk' traffic, other traffic should not drown it out 
8601 too much.
8602 </Para></ListItem>
8603 </VarListEntry>
8604 <VarListEntry>
8605 <Term>Make sure uploads don't harm downloads, and the other way around</Term>
8606 <ListItem>
8607 <Para>
8608 This is a much observed phenomenon where outgress traffic simply destroys
8609 download speed.
8610 </Para></ListItem>
8611 </VarListEntry>
8612 </VariableList>
8613 It turns out that all this is possible, at the cost of a tiny bit of
8614 bandwidth. The reason that uploads, downloads and ssh hurt each other is the
8615 presence of large queues in many domestic access devices like cable or DSL
8616 modems.
8617 </Para>
8619 <Para>
8620 The next section explains in depth what causes the delays, and how we can
8621 fix them. You can safely skip it and head straight for the script if you
8622 don't care how the magic is performed.
8623 </Para>
8625 <Sect2>
8626 <Title>Why it doesn't work well by default</Title>
8628 <Para>
8629 ISPs know that they are benchmarked solely on how fast people can download.
8630 Besides available bandwidth, download speed is influenced heavily by packet
8631 loss, which seriously hampers TCP/IP performance. Large queues can help
8632 prevent packet loss, and speed up downloads. So ISPs configure large queues.
8633 </Para>
8635 <Para>
8636 These large queues however damage interactivity. A keystroke must first
8637 travel the upstream queue, which may be seconds (!) long and go to your
8638 remote host. It is then displayed, which leads to a packet coming back, which
8639 must then traverse the downstream queue, located at your ISP, before it
8640 appears on your screen.
8641 </Para>
8643 <Para>
8644 This HOWTO teaches you how to mangle and process the queue in many ways, but
8645 sadly, not all queues are accessible to us. The queue over at the ISP is
8646 completely off-limits, whereas the upstream queue probably lives inside your
8647 cable modem or DSL device. You may or may not be able to configure it. Most
8648 probably not.
8649 </Para>
8651 <Para>
8652 So, what next? As we can't control either of those queues, they must be
8653 eliminated, and moved to your Linux router. Luckily this is possible.
8654 </Para>
8656 <Para>
8657 <VariableList>
8659 <VarListEntry>
8660 <Term>Limit upload speed</Term>
8661 <ListItem>
8662 <Para>
8663 By limiting our upload speed to slightly less than the truly available rate,
8664 no queues are built up in our modem. The queue is now moved to Linux.
8665 </Para></ListItem>
8666 </VarListEntry>
8667 <VarListEntry>
8668 <Term>Limit download speed</Term>
8669 <ListItem>
8670 <Para>
8671 This is slightly trickier as we can't really influence how fast the internet
8672 ships us data. We can however drop packets that are coming in too fast,
8673 which causes TCP/IP to slow down to just the rate we want. Because we don't 
8674 want to drop traffic unnecessarily, we configure a 'burst' size we allow at
8675 higher speed.
8676 </Para></ListItem>
8677 </VarListEntry>
8678 </VariableList>
8679 </Para>
8681 <Para>
8682 Now, once we have done this, we have eliminated the downstream queue totally
8683 (except for short bursts), and gain the ability to manage the upstream queue
8684 with all the power Linux offers.
8685 </Para>
8687 <Para>
8688 What remains to be done is to make sure interactive traffic jumps to the
8689 front of the upstream queue. To make sure that uploads don't hurt downloads,
8690 we also move ACK packets to the front of the queue. This is what normally
8691 causes the huge slowdown observed when generating bulk traffic both ways.
8692 The ACKnowledgements for downstream traffic must compete with upstream
8693 traffic, and get delayed in the process.
8694 </Para>
8696 <Para>
8697 If we do all this we get the following measurements using an excellent ADSL
8698 connection from xs4all in the Netherlands:
8699 </Para>
8701 <Para>
8703 <Screen>
8704 Baseline latency:
8705 round-trip min/avg/max = 14.4/17.1/21.7 ms
8707 Without traffic conditioner, while downloading:
8708 round-trip min/avg/max = 560.9/573.6/586.4 ms
8710 Without traffic conditioner, while uploading:
8711 round-trip min/avg/max = 2041.4/2332.1/2427.6 ms
8713 With conditioner, during 220kbit/s upload:
8714 round-trip min/avg/max = 15.7/51.8/79.9 ms
8716 With conditioner, during 850kbit/s download:
8717 round-trip min/avg/max = 20.4/46.9/74.0 ms
8719 When uploading, downloads proceed at ~80% of the available speed. Uploads
8720 at around 90%. Latency then jumps to 850 ms, still figuring out why.
8721 </Screen>
8723 </Para>
8725 <Para>
8726 What you can expect from this script depends a lot on your actual uplink
8727 speed. When uploading at full speed, there will always be a single packet
8728 ahead of your keystroke. That is the lower limit to the latency you can
8729 achieve - divide your MTU by your upstream speed to calculate. Typical
8730 values will be somewhat higher than that. Lower your MTU for better effects!
8731 </Para>
8733 <Para>
8734 Next, two versions of this script, one with Devik's excellent HTB, the other
8735 with CBQ which is in each Linux kernel, unlike HTB. Both are tested and work
8736 well.
8737 </Para>
8739 </Sect2>
8741 <Sect2>
8742 <Title>The actual script (CBQ)</Title>
8744 <Para>
8745 Works on all kernels. Within the CBQ
8746 qdisc we place two Stochastic Fairness Queues that make sure that multiple
8747 bulk streams don't drown each other out.
8748 </Para>
8750 <Para>
8751 Downstream traffic is policed using a tc filter containing a Token Bucket
8752 Filter.
8753 </Para>
8755 <Para>
8756 You might improve on this script by adding 'bounded' to the line that starts
8757 with 'tc class add .. classid 1:20'. If you lowered your MTU, also lower the
8758 allot &amp; avpkt numbers!
8759 </Para>
8761 <Para>
8763 <Screen>
8764 #!/bin/bash 
8766 # The Ultimate Setup For Your Internet Connection At Home
8769 # Set the following values to somewhat less than your actual download
8770 # and uplink speed. In kilobits
8771 DOWNLINK=800
8772 UPLINK=220
8773 DEV=ppp0
8775 # clean existing down- and uplink qdiscs, hide errors
8776 tc qdisc del dev $DEV root    2&#62; /dev/null &#62; /dev/null
8777 tc qdisc del dev $DEV ingress 2&#62; /dev/null &#62; /dev/null
8779 ###### uplink
8781 # install root CBQ
8783 tc qdisc add dev $DEV root handle 1: cbq avpkt 1000 bandwidth 10mbit 
8785 # shape everything at $UPLINK speed - this prevents huge queues in your
8786 # DSL modem which destroy latency:
8787 # main class
8789 tc class add dev $DEV parent 1: classid 1:1 cbq rate ${UPLINK}kbit \
8790 allot 1500 prio 5 bounded isolated 
8792 # high prio class 1:10:
8794 tc class add dev $DEV parent 1:1 classid 1:10 cbq rate ${UPLINK}kbit \
8795    allot 1600 prio 1 avpkt 1000
8797 # bulk and default class 1:20 - gets slightly less traffic, 
8798 #  and a lower priority:
8800 tc class add dev $DEV parent 1:1 classid 1:20 cbq rate $[9*$UPLINK/10]kbit \
8801    allot 1600 prio 2 avpkt 1000
8803 # both get Stochastic Fairness:
8804 tc qdisc add dev $DEV parent 1:10 handle 10: sfq perturb 10
8805 tc qdisc add dev $DEV parent 1:20 handle 20: sfq perturb 10
8807 # start filters
8808 # TOS Minimum Delay (ssh, NOT scp) in 1:10:
8809 tc filter add dev $DEV parent 1:0 protocol ip prio 10 u32 \
8810       match ip tos 0x10 0xff  flowid 1:10
8812 # ICMP (ip protocol 1) in the interactive class 1:10 so we 
8813 # can do measurements &#38; impress our friends:
8814 tc filter add dev $DEV parent 1:0 protocol ip prio 11 u32 \
8815         match ip protocol 1 0xff flowid 1:10
8817 # To speed up downloads while an upload is going on, put ACK packets in
8818 # the interactive class:
8820 tc filter add dev $DEV parent 1: protocol ip prio 12 u32 \
8821    match ip protocol 6 0xff \
8822    match u8 0x05 0x0f at 0 \
8823    match u16 0x0000 0xffc0 at 2 \
8824    match u8 0x10 0xff at 33 \
8825    flowid 1:10
8827 # rest is 'non-interactive' ie 'bulk' and ends up in 1:20
8829 tc filter add dev $DEV parent 1: protocol ip prio 13 u32 \
8830    match ip dst 0.0.0.0/0 flowid 1:20
8832 ########## downlink #############
8833 # slow downloads down to somewhat less than the real speed  to prevent 
8834 # queuing at our ISP. Tune to see how high you can set it.
8835 # ISPs tend to have *huge* queues to make sure big downloads are fast
8837 # attach ingress policer:
8839 tc qdisc add dev $DEV handle ffff: ingress
8841 # filter *everything* to it (0.0.0.0/0), drop everything that's
8842 # coming in too fast:
8844 tc filter add dev $DEV parent ffff: protocol ip prio 50 u32 match ip src \
8845    0.0.0.0/0 police rate ${DOWNLINK}kbit burst 10k drop flowid :1
8846 </Screen>
8848 If you want this script to be run by ppp on connect, copy it to
8849 /etc/ppp/ip-up.d.
8850 </Para>
8852 <Para>
8853 If the last two lines give an error, update your tc tool to a newer version!
8854 </Para>
8856 </Sect2>
8858 <Sect2>
8859 <Title>The actual script (HTB)</Title>
8861 <Para>
8862 The following script achieves all goals using the wonderful HTB queue, see
8863 the relevant chapter. Well worth patching your kernel for! 
8865 <Screen>
8866 #!/bin/bash
8868 # The Ultimate Setup For Your Internet Connection At Home
8871 # Set the following values to somewhat less than your actual download
8872 # and uplink speed. In kilobits
8873 DOWNLINK=800
8874 UPLINK=220
8875 DEV=ppp0
8877 # clean existing down- and uplink qdiscs, hide errors
8878 tc qdisc del dev $DEV root    2&#62; /dev/null &#62; /dev/null
8879 tc qdisc del dev $DEV ingress 2&#62; /dev/null &#62; /dev/null
8881 ###### uplink
8883 # install root HTB, point default traffic to 1:20:
8885 tc qdisc add dev $DEV root handle 1: htb default 20
8887 # shape everything at $UPLINK speed - this prevents huge queues in your
8888 # DSL modem which destroy latency:
8890 tc class add dev $DEV parent 1: classid 1:1 htb rate ${UPLINK}kbit burst 6k
8892 # high prio class 1:10:
8894 tc class add dev $DEV parent 1:1 classid 1:10 htb rate ${UPLINK}kbit \
8895    burst 6k prio 1
8897 # bulk &#38; default class 1:20 - gets slightly less traffic, 
8898 # and a lower priority:
8900 tc class add dev $DEV parent 1:1 classid 1:20 htb rate $[9*$UPLINK/10]kbit \
8901    burst 6k prio 2
8903 # both get Stochastic Fairness:
8904 tc qdisc add dev $DEV parent 1:10 handle 10: sfq perturb 10
8905 tc qdisc add dev $DEV parent 1:20 handle 20: sfq perturb 10
8907 # TOS Minimum Delay (ssh, NOT scp) in 1:10:
8908 tc filter add dev $DEV parent 1:0 protocol ip prio 10 u32 \
8909       match ip tos 0x10 0xff  flowid 1:10
8911 # ICMP (ip protocol 1) in the interactive class 1:10 so we 
8912 # can do measurements &#38; impress our friends:
8913 tc filter add dev $DEV parent 1:0 protocol ip prio 10 u32 \
8914         match ip protocol 1 0xff flowid 1:10
8916 # To speed up downloads while an upload is going on, put ACK packets in
8917 # the interactive class:
8919 tc filter add dev $DEV parent 1: protocol ip prio 10 u32 \
8920    match ip protocol 6 0xff \
8921    match u8 0x05 0x0f at 0 \
8922    match u16 0x0000 0xffc0 at 2 \
8923    match u8 0x10 0xff at 33 \
8924    flowid 1:10
8926 # rest is 'non-interactive' ie 'bulk' and ends up in 1:20
8929 ########## downlink #############
8930 # slow downloads down to somewhat less than the real speed  to prevent 
8931 # queuing at our ISP. Tune to see how high you can set it.
8932 # ISPs tend to have *huge* queues to make sure big downloads are fast
8934 # attach ingress policer:
8936 tc qdisc add dev $DEV handle ffff: ingress
8938 # filter *everything* to it (0.0.0.0/0), drop everything that's
8939 # coming in too fast:
8941 tc filter add dev $DEV parent ffff: protocol ip prio 50 u32 match ip src \
8942    0.0.0.0/0 police rate ${DOWNLINK}kbit burst 10k drop flowid :1
8943 </Screen>
8945 </Para>
8947 <Para>
8948 If you want this script to be run by ppp on connect, copy it to
8949 /etc/ppp/ip-up.d.
8950 </Para>
8952 <Para>
8953 If the last two lines give an error, update your tc tool to a newer version!
8954 </Para>
8956 </Sect2>
8958     </Sect1>
8959     <sect1 id="lartc.ratelimit.single"><title>Rate limiting a single host or netmask</title>
8960       <para>
8961         Although this is described in stupendous details elsewhere and in our manpages, this question gets asked a lot and 
8962         happily there is a simple answer that does not need full comprehension of traffic control.
8963       </para>
8964       <para>
8965         This three line script does the trick:
8966       </para>
8967       <para>
8968         <screen>
8969           tc qdisc add dev $DEV root handle 1: cbq avpkt 1000 bandwidth 10mbit 
8971           tc class add dev $DEV parent 1: classid 1:1 cbq rate 512kbit \
8972           allot 1500 prio 5 bounded isolated 
8974           tc filter add dev $DEV parent 1: protocol ip prio 16 u32 \
8975           match ip dst 195.96.96.97 flowid 1:1
8976         </screen>
8977       </para>
8978       <para>
8979         The first line installs a class based queue on your interface, and tells the kernel that for calculations,
8980         it can be assumed to be a 10mbit interface. If you get this wrong, no real harm is done. But getting it right will 
8981         make everything more precise.
8982       </para>
8983       <para>
8984         The second line creates a 512kbit class with some reasonable defaults. For details, see the cbq manpages and
8985         <xref linkend="lartc.qdisc">.
8986       </para>
8987       <para>
8988         The last line tells which traffic should go to the shaped class. Traffic not matched by this rule is NOT shaped. To make more 
8989         complicated matches (subnets, source ports, destination ports), see <xref linkend="lartc.filtering.simple">.
8990       </para>
8991       <para>
8992         If you changed anything and want to reload the script, execute 'tc qdisc del dev $DEV root' to clean up your existing
8993         configuration.
8994       </para>
8995       <para>
8996         The script can further be improved by adding a last optional line 'tc qdisc add dev $DEV parent 1:1 sfq perturb 10'. See 
8997         <xref linkend="lartc.sfq"> for details on what this does.
8998       </para>
8999     </sect1>
9000         
9001         <sect1 id="lartc.cookbook.fullnat.intro"><title>Example of a full nat solution with QoS</title>
9002                 <para>
9003                         I'm Pedro Larroy
9004 <email>piotr%member.fsf.org</email>. Here I'm describing a common set up where we have lots of users in a private network connected to the Internet trough a Linux router with a public ip address that is doing network address translation (NAT). I use this QoS setup to give access to the Internet to 198 users in a university dorm, in which I live and I'm netadmin of. The users here do heavy use of peer to peer programs, so proper traffic control is a must. I hope this serves as a practical example for all interested lartc readers.
9005                 </para>
9007                 <para>
9008                         At first I make a practical approach with step by step configuration, and in the end I explain how to make the process automatic at bootime. The network to which this example applies is a private LAN connected to the Internet through a Linux router which has one public ip address. Extending it to several public ip address should be very easy, a couple of iptables rules should be added.
9009                         In order to get things working we need:
9010                         <VariableList>
9011                                 <VarListEntry>
9012                                         <Term>Linux 2.4.18 or higher kernel version installed</Term>
9013                                         <ListItem>
9014                                         <Para>
9015                                         If you use 2.4.18 you will have to apply HTB patch available here.
9016                                         </Para></ListItem>
9017                                 </VarListEntry>
9019                                 <VarListEntry>
9020                                         <Term>iproute</Term>
9021                                         <ListItem>
9022                                         <Para>
9023                                         Also ensure the "tc" binary is HTB ready, a precompiled binary is distributed with HTB.
9024                                         </Para></ListItem>
9025                                 </VarListEntry>
9027                                 <VarListEntry>
9028                                         <Term>iptables</Term>
9029                                         <ListItem>
9030                                         <Para>
9031                                         </Para></ListItem>
9032                                 </VarListEntry>
9033                         </VariableList>
9035                 </para>
9038         <sect2>
9039         <Title>Let's begin optimizing that scarce bandwidth</Title>
9040                 <para>
9041                         First we set up some qdiscs in which we will classify the traffic. We create a htb qdisc with 6 classes with ascending priority. Then we have classes that will always get allocated rate, but can use the unused bandwidth that other classes don't need. Recall that classes with higher priority ( i.e with a lower prio number ) will get excess of bandwith allocated first. Our connection is 2Mb down 300kbits/s up Adsl. I use 240kbit/s as ceil rate just because it's the higher I can set it before latency starts to grow, due to buffer filling in whatever place between us and remote hosts. This parameter should be timed experimentally, raising and lowering it while observing latency between some near hosts.
9042                 </para>
9043                 <para>
9044                         Adjust CEIL to 75% of your upstream bandwith limit by now, and where I use eth0, you should use the interface which has a public Internet address. To begin our example execute the following in a root shell:
9045                         <Screen>
9046 CEIL=240
9047 tc qdisc add dev eth0 root handle 1: htb default 15
9048 tc class add dev eth0 parent 1: classid 1:1 htb rate ${CEIL}kbit ceil ${CEIL}kbit
9049 tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:10 htb rate 80kbit ceil 80kbit prio 0
9050 tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:11 htb rate 80kbit ceil ${CEIL}kbit prio 1
9051 tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:12 htb rate 20kbit ceil ${CEIL}kbit prio 2
9052 tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:13 htb rate 20kbit ceil ${CEIL}kbit prio 2
9053 tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:14 htb rate 10kbit ceil ${CEIL}kbit prio 3
9054 tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:15 htb rate 30kbit ceil ${CEIL}kbit prio 3
9055 tc qdisc add dev eth0 parent 1:12 handle 120: sfq perturb 10
9056 tc qdisc add dev eth0 parent 1:13 handle 130: sfq perturb 10
9057 tc qdisc add dev eth0 parent 1:14 handle 140: sfq perturb 10
9058 tc qdisc add dev eth0 parent 1:15 handle 150: sfq perturb 10
9059                         </Screen>
9060                         We have just created a htb tree with one level depth. Something like this:
9062                         <Screen>
9063 +---------+
9064 | root 1: |
9065 +---------+
9066      |
9067 +---------------------------------------+
9068 | class 1:1                             |
9069 +---------------------------------------+
9070   |      |      |      |      |      |      
9071 +----+ +----+ +----+ +----+ +----+ +----+
9072 |1:10| |1:11| |1:12| |1:13| |1:14| |1:15| 
9073 +----+ +----+ +----+ +----+ +----+ +----+ 
9074                         </Screen>
9075                         <VariableList>
9076                                 <VarListEntry>
9077                                         <Term>classid 1:10 htb rate 80kbit ceil 80kbit prio 0</Term>
9078                                         <ListItem>
9079                                         <Para>
9080                                         This is the highest priority class. The packets in this class will have the lowest delay and would get the excess of bandwith first so it's a good idea to limit the ceil rate to this class. We will send through this class the following packets that benefit from low delay, such as interactive traffic: <emphasis>ssh, telnet, dns, quake3, irc, and packets with the SYN flag</emphasis>.
9081                                         </Para>
9082                                         </ListItem>
9083                                 </VarListEntry>
9085                                 <VarListEntry>
9086                                         <Term>classid 1:11 htb rate 80kbit ceil ${CEIL}kbit prio 1</Term>
9087                                         <ListItem>
9088                                         <Para>
9089                                         Here we have the first class in which we can start to put bulk traffic. In my example I have traffic from the local web server and requests for web pages: source port 80, and destination port 80 respectively.
9090                                         </Para></ListItem>
9091                                 </VarListEntry>
9093                                 <VarListEntry>
9094                                         <Term>classid 1:12 htb rate 20kbit ceil ${CEIL}kbit prio 2</Term>
9095                                         <ListItem>
9096                                         <Para>
9097                                         In this class I will put traffic with Maximize-Throughput TOS bit set and the rest of the traffic that goes from <emphasis>local processes</emphasis> on the router to the Internet. So the following classes will only have traffic that is <quote>routed through</quote> the box.
9098                                         </Para></ListItem>
9099                                 </VarListEntry>
9100                                 
9101                                 <VarListEntry>
9102                                         <Term>classid 1:13 htb rate 20kbit ceil ${CEIL}kbit prio 2</Term>
9103                                         <ListItem>
9104                                         <Para>
9105                                         This class is for the traffic of other NATed machines that need higher priority in their bulk traffic.
9106                                         </Para></ListItem>
9107                                 </VarListEntry>
9110                                 <VarListEntry>
9111                                         <Term>classid 1:14 htb rate 10kbit ceil ${CEIL}kbit prio 3</Term>
9112                                         <ListItem>
9113                                         <Para>
9114                                         Here goes mail traffic (SMTP,pop3...) and packets with Minimize-Cost TOS bit set.
9115                                         </Para></ListItem>
9116                                 </VarListEntry>
9118                                 <VarListEntry>
9119                                         <Term>classid 1:15 htb rate 30kbit ceil ${CEIL}kbit prio 3</Term>
9120                                         <ListItem>
9121                                         <Para>
9122                                         And finally here we have bulk traffic from the NATed machines behind the router. All kazaa, edonkey, and others will go here, in order to not interfere with other services.
9123                                         </Para></ListItem>
9124                                 </VarListEntry>
9126                         </VariableList>
9131                 </para>
9132         </sect2>
9133         
9134         <sect2>
9135         <Title>Classifying packets</Title>
9136                 <para>
9137                         We have created the qdisc setup but no packet classification has been made, so now all outgoing packets are going out in class 1:15 ( because we used: tc qdisc add dev eth0 root handle 1: htb <emphasis>default 15</emphasis> ). Now we need to tell which packets go where. This is the most important part.
9138                 </para>
9140                 <para>
9141                         Now we set the filters so we can classify the packets with iptables. I really prefer to do it with iptables, because they are very flexible and you have packet count for each rule. Also with the RETURN target packets don't need to traverse all rules. We execute the following commands:
9142                         <Screen>
9143 tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 1 handle 1 fw classid 1:10
9144 tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 2 handle 2 fw classid 1:11
9145 tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 3 handle 3 fw classid 1:12
9146 tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 4 handle 4 fw classid 1:13
9147 tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 5 handle 5 fw classid 1:14
9148 tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 6 handle 6 fw classid 1:15
9149                         </Screen>
9150                         We have just told the kernel that packets that have a specific FWMARK value ( handle x fw ) go in the specified class ( classid x:x). Next you will see how to mark packets with iptables. 
9151                 </para>
9152                 
9153                 <para>
9154                         First you have to understand how packet traverse the filters with iptables:
9155                         <Screen>
9156         +------------+                +---------+               +-------------+
9157 Packet -| PREROUTING |--- routing-----| FORWARD |-------+-------| POSTROUTING |- Packets
9158 input   +------------+    decision    +---------+       |       +-------------+    out
9159                              |                          |
9160                         +-------+                    +--------+   
9161                         | INPUT |---- Local process -| OUTPUT |
9162                         +-------+                    +--------+
9164                         </Screen>
9165                         I assume you have all your tables created and with default policy ACCEPT ( -P ACCEPT ) if you haven't poked with iptables yet, It should be ok by default. Ours private network is a class B with address 172.17.0.0/16 and public ip is 212.170.21.172
9166                 </para>
9168                 <para>
9169                         Next we instruct the kernel to <emphasis>actually do NAT</emphasis>, so clients in the private network can start talking to the outside. 
9171                         <Screen>
9172 echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
9173 iptables -t nat -A POSTROUTING -s 172.17.0.0/255.255.0.0 -o eth0 -j SNAT --to-source 212.170.21.172
9174                         </Screen>
9175                         
9176                         Now check that packets are flowing through 1:15:
9177                         
9178                         <Screen>
9179 tc -s class show dev eth0
9180                         </Screen>
9181                         
9182                 </para>
9184                 <para>
9185                         You can start marking packets adding rules to the PREROUTING chain in the mangle table.
9186                         
9187                         <Screen>
9188 iptables -t mangle -A PREROUTING -p icmp -j MARK --set-mark 0x1
9189 iptables -t mangle -A PREROUTING -p icmp -j RETURN
9190                         </Screen>
9191                         
9192                         Now you should be able to see packet count increasing when pinging from machines within the private network to some site on the Internet. Check packet count increasing in 1:10
9193                         <Screen>
9194 tc -s class show dev eth0
9195                         </Screen>
9196                         We have done a -j RETURN so packets don't traverse all rules. Icmp packets won't match other rules below RETURN. Keep that in mind.
9197                         Now we can start adding more rules, lets do proper TOS handling:
9198                         
9199                         <Screen>
9200 iptables -t mangle -A PREROUTING -m tos --tos Minimize-Delay -j MARK --set-mark 0x1
9201 iptables -t mangle -A PREROUTING -m tos --tos Minimize-Delay -j RETURN
9202 iptables -t mangle -A PREROUTING -m tos --tos Minimize-Cost -j MARK --set-mark 0x5
9203 iptables -t mangle -A PREROUTING -m tos --tos Minimize-Cost -j RETURN
9204 iptables -t mangle -A PREROUTING -m tos --tos Maximize-Throughput -j MARK --set-mark 0x6
9205 iptables -t mangle -A PREROUTING -m tos --tos Maximize-Throughput -j RETURN
9206                         </Screen>
9208                         Now prioritize ssh packets:
9209                         <Screen>
9210 iptables -t mangle -A PREROUTING -p tcp -m tcp --sport 22 -j MARK --set-mark 0x1
9211 iptables -t mangle -A PREROUTING -p tcp -m tcp --sport 22 -j RETURN
9212                         </Screen>
9213                         A good idea is to prioritize packets to begin tcp connections, those with SYN flag set:
9214                         <Screen>
9215 iptables -t mangle -I PREROUTING -p tcp -m tcp --tcp-flags SYN,RST,ACK SYN -j MARK --set-mark 0x1
9216 iptables -t mangle -I PREROUTING -p tcp -m tcp --tcp-flags SYN,RST,ACK SYN -j RETURN
9217                         </Screen>
9218                         And so on.
9219                         
9220                         When we are done adding rules to PREROUTING in mangle, we terminate the PREROUTING table with:
9221 <!-- sport/dport 80 examples? -->
9222                         <Screen>
9223 iptables -t mangle -A PREROUTING -j MARK --set-mark 0x6
9224                         </Screen>
9225                         So previously unmarked traffic goes in 1:15. In fact this last step is unnecessary since default class was 1:15, but I will mark them in order to be consistent with the whole setup, and furthermore it's useful to see the counter in that rule.
9226                 </para>
9227                 
9228                 <para>
9229                         It will be a good idea to do the same in the OUTPUT rule, so repeat those commands with -A OUTPUT instead of PREROUTING. ( s/PREROUTING/OUTPUT/ ). Then traffic generated locally (on the Linux router) will also be classified. I finish OUTPUT chain with -j MARK --set-mark 0x3 so local traffic has higher priority. 
9230                 </para>
9232         </sect2>
9233                 
9234         <sect2>
9235         <Title>Improving our setup</Title>
9236                 <para>
9237                         Now we have all our setup working. Take time looking at the graphs, and watching where your bandwith is spent and how do you want it. Doing that for lots of hours, I finally got the Internet connection working really well. Otherwise continuous timeouts and nearly zero allotment of bandwith to newly created tcp connections will occur.
9238                 </para>
9239                 <para>
9240                         If you find that some classes are full most of the time it would be a good idea to attach another queueing discipline to them so bandwith sharing is more fair:
9241                         <Screen>
9242 tc qdisc add dev eth0 parent 1:13 handle 130: sfq perturb 10
9243 tc qdisc add dev eth0 parent 1:14 handle 140: sfq perturb 10
9244 tc qdisc add dev eth0 parent 1:15 handle 150: sfq perturb 10
9245                         </Screen>
9246                 </para>
9248         </sect2>
9249         <sect2>
9250         <Title>Making all of the above start at boot</Title>
9251                 <para>
9252                         It sure can be done in many ways. In mine, I have a shell script in /etc/init.d/packetfilter that accepts [start | stop | stop-tables | start-tables | reload-tables] it configures qdiscs and loads needed kernel modules, so it behaves much like a daemon. The same script loads iptables rules from /etc/network/iptables-rules which can be saved with iptables-save and restored with iptables-restore. 
9253                         
9254                 </para>
9255         
9256         </sect2>
9257         </sect1>
9259 </chapter>
9263 <chapter id="lartc.bridging">
9264   <Title>Building bridges, and pseudo-bridges with Proxy ARP</Title>
9266 <Para>
9267 Bridges are devices which can be installed in a network without any
9268 reconfiguration. A network switch is basically a many-port bridge. A bridge
9269 is often a 2-port switch. Linux does however support multiple interfaces in
9270 a bridge, making it a true switch.
9271 </Para>
9273 <Para>
9274 Bridges are often deployed when confronted with a broken network that needs
9275 to be fixed without any alterations. Because the bridge is a layer-2 device,
9276 one layer below IP, routers and servers are not aware of its existence.
9277 This means that you can transparently block or modify certain packets, or do
9278 shaping.
9279 </Para>
9281 <Para>
9282 Another good thing is that a bridge can often be replaced by a cross cable
9283 or a hub, should it break down.
9284 </Para>
9286 <Para>
9287 The bad news is that a bridge can cause great confusion unless it is very
9288 well documented. It does not appear in traceroutes, but somehow packets
9289 disappear or get changed from point A to point B ('this network is
9290 HAUNTED!'). You should also wonder if an organization that 'does not want to
9291 change anything' is doing the right thing.
9292 </Para>
9294 <Para>
9295 The Linux 2.4/2.5 bridge is documented on
9296 <ULink URL=" http://bridge.sourceforge.net/">this page</ULink>.
9297 </Para>
9299 <Sect1 id="lartc.bridging.iptables">
9300   <Title>State of bridging and iptables</Title>
9302 <Para>
9303 As of Linux 2.4.20, bridging and iptables do not 'see' each other without
9304 help. If you bridge packets from eth0 to eth1, they do not 'pass' by
9305 iptables. This means that you cannot do filtering, or NAT or mangling or
9306 whatever. In Linux 2.5.45 and higher, this is fixed.
9307 </Para>
9308 <para>
9309 You may also see 'ebtables' mentioned which is yet another project - it
9310 allows you to do wild things as MACNAT and 'brouting'. It is truly scary.
9311 </para>
9312 </Sect1>
9314 <Sect1 id="lartc.bridging.shaping">
9315   <Title>Bridging and shaping</Title>
9317 <Para>
9318 This does work as advertised. Be sure to figure out which side each
9319 interface is on, otherwise you might be shaping outbound traffic in your
9320 internal interface, which won't work. Use tcpdump if needed.
9321 </Para>
9323 </Sect1>
9325 <Sect1 id="lartc.bridging.proxy-arp">
9326   <Title>Pseudo-bridges with Proxy-ARP</Title>
9328 <Para>
9329 If you just want to implement a Pseudo-bridge, skip down a few sections 
9330 to 'Implementing it', but it is wise to read a bit about how it works in
9331 practice.
9332 </Para>
9334 <Para>
9335 A Pseudo-bridge works a bit differently. By default, a bridge passes packets
9336 unaltered from one interface to the other. It only looks at the hardware
9337 address of packets to determine what goes where. This in turn means that you
9338 can bridge traffic that Linux does not understand, as long as it has an
9339 hardware address it does.
9340 </Para>
9342 <Para>
9343 A 'Pseudo-bridge' works differently and looks more like a hidden router than
9344 a bridge, but like a bridge, it has little impact on network design.
9345 </Para>
9347 <Para>
9348 An advantage of the fact that it is not a bridge lies in the fact that
9349 packets really pass through the kernel, and can be filtered, changed,
9350 redirected or rerouted. 
9351 </Para>
9353 <Para>
9354 A real bridge can also be made to perform these feats, but it needs special
9355 code, like the Ethernet Frame Diverter, or the above mentioned patch.
9356 </Para>
9358 <Para>
9359 Another advantage of a pseudo-bridge is that it does not pass packets it
9360 does not understand - thus cleaning your network of a lot of cruft. In cases
9361 where you need this cruft (like SAP packets, or Netbeui), use a real bridge.
9362 </Para>
9364 <Sect2>
9365 <Title>ARP &amp; Proxy-ARP</Title>
9367 <Para>
9368 When a host wants to talk to another host on the same physical network
9369 segment, it sends out an Address Resolution Protocol packet, which, somewhat
9370 simplified, reads like this 'who has 10.0.0.1, tell 10.0.0.7'. In response
9371 to this, 10.0.0.1 replies with a short 'here' packet.
9372 </Para>
9374 <Para>
9375 10.0.0.7 then sends packets to the hardware address mentioned in the 'here' 
9376 packet. It caches this hardware address for a relatively long time, and
9377 after the cache expires, it re-asks the question.
9378 </Para>
9380 <Para>
9381 When building a Pseudo-bridge, we instruct the bridge to reply to these ARP
9382 packets, which causes the hosts in the network to send its packets to the
9383 bridge. The bridge then processes these packets, and sends them to the
9384 relevant interface.
9385 </Para>
9387 <Para>
9388 So, in short, whenever a host on one side of the bridge asks for the
9389 hardware address of a host on the other, the bridge replies with a packet
9390 that says 'hand it to me'.
9391 </Para>
9393 <Para>
9394 This way, all data traffic gets transmitted to the right place, and always
9395 passes through the bridge.
9396 </Para>
9398 </Sect2>
9400 <Sect2>
9401 <Title>Implementing it</Title>
9403 <Para>
9404 In the bad old days, it used to be possible to instruct the Linux Kernel to
9405 perform 'proxy-ARP' for just any subnet. So, to configure a pseudo-bridge,
9406 you would have to specify both the proper routes to both sides of the bridge
9407 AND create matching proxy-ARP rules. This is bad in that it requires a lot
9408 of typing, but also because it easily allows you to make mistakes which make
9409 your bridge respond to ARP queries for networks it does not know how to
9410 route.
9411 </Para>
9413 <Para>
9414 With Linux 2.4/2.5 (and possibly 2.2), this possibility has been withdrawn and
9415 has been replaced by a flag in the /proc directory, called 'proxy_arp'. The
9416 procedure for building a pseudo-bridge is then:
9417 </Para>
9419 <Para>
9421 <OrderedList>
9422 <ListItem>
9424 <Para>
9425 Assign an IP address to both interfaces, the 'left' and the 'right'
9427 </Para>
9428 </ListItem>
9429 <ListItem>
9431 <Para>
9432 Create routes so your machine knows which hosts reside on the left,
9433 and which on the right
9434 </Para>
9435 </ListItem>
9436 <ListItem>
9438 <Para>
9439 Turn on proxy-ARP on both interfaces, echo 1 &#62;
9440 /proc/sys/net/ipv4/conf/ethL/proxy_arp, echo 1 &#62;
9441 /proc/sys/net/ipv4/conf/ethR/proxy_arp, where L and R stand for the numbers
9442 of your interfaces on the left and on the right side
9443 </Para>
9444 </ListItem>
9446 </OrderedList>
9448 </Para>
9450 <Para>
9451 Also, do not forget to turn on the ip_forwarding flag! When converting from
9452 a true bridge, you may find that this flag was turned off as it is not
9453 needed when bridging.
9454 </Para>
9456 <Para>
9457 Another thing you might note when converting is that you need to clear the
9458 arp cache of computers in the network - the arp cache might contain old
9459 pre-bridge hardware addresses which are no longer correct.
9460 </Para>
9462 <Para>
9463 On a Cisco, this is done using the command 'clear arp-cache', under
9464 Linux, use 'arp -d ip.address'. You can also wait for the cache to expire
9465 manually, which can take rather long.
9466 </Para>
9467 <para>
9468 You can speed this up using the wonderful 'arping' tool, which on many
9469 distributions is part of the 'iputils' package. Using 'arping' you can send
9470 out unsolicited ARP messages so as to update remote arp caches. 
9471 </para>
9472 <para>
9473 This is a very powerful technique that is also used by 'black hats' to
9474 subvert your routing!
9475 </para>
9476 <note>
9477 <para>
9478 On Linux 2.4, you may need to execute 
9479 'echo 1 &gt; /proc/sys/net/ipv4/ip_nonlocal_bind' before being able to send
9480 out unsolicited ARP messages!
9481 </para>
9482 </note>
9483 <Para>
9484 You may also discover that your network was misconfigured if you are/were of
9485 the habit of specifying routes without netmasks. To explain, some versions
9486 of route may have guessed your netmask right in the past, or guessed wrong
9487 without you noticing. When doing surgical routing like described above, it
9488 is *vital* that you check your netmasks! 
9489 </Para>
9491 </Sect2>
9493 </Sect1>
9495 </chapter>
9497 <chapter id="lartc.dynamic-routing">
9498 <Title>Dynamic routing - OSPF and BGP</Title>
9500 <Para>
9501 Once your network starts to get really big, or you start to consider 'the
9502 internet' as your network, you need tools which dynamically route your data.
9503 Sites are often connected to each other with multiple links, and more are
9504 popping up all the time. 
9505 </Para>
9507 <Para>
9508 The Internet has mostly standardized on OSPF (RFC 2328) and BGP4 (RFC 1771).
9509 Linux supports both, by way of <application>gated</application> and 
9510 <application>zebra</application>.
9511 </Para>
9513 <Para>
9514 While currently not within the scope of this document, we would like to
9515 point you to the definitive works:
9516 </Para>
9518 <Para>
9519 Overview:
9520 </Para>
9522 <Para>
9523 Cisco Systems
9524 <ULink
9525 URL="http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/idg4/nd2003.htm"
9526 >Designing large-scale IP Internetworks</ULink
9528 </Para>
9530 <Para>
9531 For OSPF:
9532 </Para>
9534 <Para>
9535 Moy, John T.
9536 "OSPF.  The anatomy of an Internet routing protocol"
9537 Addison Wesley. Reading, MA. 1998.
9538 </Para>
9540 <Para>
9541 Halabi has also written a good guide to OSPF routing design, but this
9542 appears to have been dropped from the Cisco web site.
9543 </Para>
9545 <Para>
9546 For BGP:
9547 </Para>
9549 <Para>
9550 Halabi, Bassam
9551 "Internet routing architectures"
9552 Cisco Press (New Riders Publishing). Indianapolis, IN. 1997.
9553 </Para>
9555 <Para>
9556 also
9557 </Para>
9559 <Para>
9560 Cisco Systems
9561 </Para>
9563 <Para>
9564 <ULink
9565 URL="http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ics/icsbgp4.htm"
9566 >Using the Border Gateway Protocol for interdomain routing</ULink
9568 </Para>
9570 <Para>
9571 Although the examples are Cisco-specific, they are remarkably similar
9572 to the configuration language in Zebra :-)
9573 </Para>
9575 <Sect1 id="lartc.dynamic-routing.ospf">
9576         <sect1info>
9577                 <author>
9578                 <FirstName>Pedro</FirstName><Surname>Larroy Tovar</Surname>
9579                 <affiliation>
9580                 <address>
9581                 <email>piotr%member.fsf.org</email>
9582                 </address>
9583                 </affiliation>
9584                 </author>
9585         </sect1info><Title>Setting up OSPF with Zebra</Title>
9587         <para>
9588                 Please, let <ulink url="mailto:piotr%member.fsf.org">me</ulink> know if any of the following information is not accurate or if you have any suggestions.
9589                 <ulink url="http://www.zebra.org">Zebra</ulink> is a great dynamic routing software written by Kunihiro Ishiguro, Toshiaki Takada and Yasuhiro Ohara. With Zebra, setting up OSPF is fast an simple, but in practice there's a lot of parameters to tune if you have very specific needs. OSPF stands for Open Shortest Path First, and some of its principal features are:
9590                 <VariableList>
9591                         <VarListEntry>
9592                                 <Term>Hierachical</Term>
9593                                 <ListItem>
9594                                 <Para>
9595                                 Networks are grouped by <emphasis>areas</emphasis>, which are interconnected by a <emphasis>backbone area</emphasis> which will be designated as <emphasis>area 0</emphasis>. All traffic goes through area 0, and all the routers in area 0 have routing information about all the other areas.
9596                                 </Para>
9597                                 </ListItem>
9598                         </VarListEntry>
9600                         <VarListEntry>
9601                                 <Term>Short convergence</Term>
9602                                 <ListItem>
9603                                 <Para>
9604                                 Routes are propagated very fast, compared with RIP, for example.
9605                                 </Para></ListItem>
9606                         </VarListEntry>
9607                         
9608                         <VarListEntry>
9609                                 <Term>Bandwith efficient</Term>
9610                                 <ListItem>
9611                                 <Para>
9612                                 Uses multicasting instead of broadcasting, so it doesn't flood other hosts with routing information that may not be of interest for them, thus reducing network overhead. Also, <emphasis>Internal Routers</emphasis> (those which only have interfaces in one area) don't have routing information about other areas. Routers with interfaces in more than one area are called <emphasis>Area Border Routers</emphasis>, and hold topological information about the areas they are connected to.
9613                                 </Para></ListItem>
9614                         </VarListEntry>
9616                         <VarListEntry>
9617                                 <Term>Cpu intensive</Term>
9618                                 <ListItem>
9619                                 <Para>
9620                                 OSPF is based on Dijkstra's <ulink url="http://www.soi.wide.ad.jp/class/99007/slides/13/07.html">Shortest Path First algorithm</ulink>, which is expensive compared to other routing algorithms. But really is not that bad, since the Shortest Path is only
9621 calculated for each area, also for small to medium sized networks this won't be an issue, and you won't even notice.
9622                                 </Para></ListItem>
9623                         </VarListEntry>
9624                         
9625                         <VarListEntry>
9626                                 <Term>Link state</Term>
9627                                 <ListItem>
9628                                 <Para>
9629                                 OSPF counts with the special characteristics of networks and interfaces, such as bandwith, link failures, and monetary cost.
9630                                 </Para></ListItem>
9631                         </VarListEntry>
9632                         
9633                         <VarListEntry>
9634                                 <Term>Open protocol and GPLed software</Term>
9635                                 <ListItem>
9636                                 <Para>
9637                                 OSPF is an open protocol, and Zebra is GPL software, which has obvious advantages over propietary software and protocols.
9638                                 </Para></ListItem>
9639                         </VarListEntry>
9641                 </VariableList>
9642   </para>
9643   
9644         <Sect2 id="lartc.dynamic-routing.ospf.prereq">
9645         <Title>Prerequisites</Title>
9646                 <para>
9648                         <VariableList>
9649                                 
9650                                 <VarListEntry>
9651                                         <Term>Linux Kernel:</Term>
9652                                         <ListItem>
9653                                         <Para>
9654                                         Compiled with CONFIG_NETLINK_DEV and CONFIG_IP_MULTICAST (I am not sure if anything more is also needed).
9655                                         </Para></ListItem>
9656                                 </VarListEntry>
9657                                 
9658                                 <VarListEntry>
9659                                         <Term>Iproute</Term>
9660                                         <ListItem>
9661                                         <Para>
9662                                         </Para></ListItem>
9663                                 </VarListEntry>
9664                                 
9665                                 <VarListEntry>
9666                                         <Term>Zebra</Term>
9667                                         <ListItem>
9668                                         <Para>
9669                                         Get it with your favorite package manager or from <ulink url="http://www.zebra.org">http://www.zebra.org</ulink>.
9670                                         </Para></ListItem>
9671                                 </VarListEntry>
9672                         </VariableList>
9673                 </para>
9674         </sect2>  
9675         <Sect2 id="lartc.dynamic-routing.ospf.zebracfg">
9676         <Title>Configuring Zebra</Title>
9677                 <para>
9678                         Let's take this network as an example:
9679                         <screen>
9680 ----------------------------------------------------
9681 | 192.168.0.0/24                                   |
9682 |                                                  |
9683 |      Area 0    100BaseTX Switched                |
9684 |     Backbone     Ethernet                        |
9685 ----------------------------------------------------
9686   |           |                |              |
9687   |           |                |              |
9688   |eth1       |eth1            |eth0          |
9689   |100BaseTX  |100BaseTX       |100BaseTX     |100BaseTX
9690   |.1         |.2              |.253          |
9691  ---------   ------------   -----------      ----------------
9692  |R Omega|   |R Atlantis|   |R Legolas|      |R Frodo       |
9693  ---------   ------------   -----------      ----------------
9694   |eth0         |eth0             |             |          |
9695   |             |                 |             |          |
9696   |2MbDSL/ATM   |100BaseTX        |10BaseT      |10BaseT   |10BaseT
9697 ------------   ------------------------------------       -------------------------------
9698 | Internet |   | 172.17.0.0/16        Area 1      |       |  192.168.1.0/24 wlan  Area 2|
9699 ------------   |         Student network (dorm)   |       |       barcelonawireless     |
9700                ------------------------------------       -------------------------------
9701                         </screen>
9702                         Don't be afraid by this diagram, zebra does most of the work automatically, so it won't take any work to put all the routes up with zebra. It would be painful to maintain all those routes by hand in a day to day basis. The most important thing you must make clear, is the network topology. And take special care with Area 0, since it's the most important.
9703                         First configure zebra, editing zebra.conf and adapt it to your needs:
9704                         <screen>
9705 hostname omega
9706 password xxx 
9707 enable password xxx
9709 ! Interface's description.
9711 !interface lo
9712 ! description test of desc.
9714 interface eth1
9715 multicast
9717 ! Static default route
9719 ip route 0.0.0.0/0 212.170.21.129
9721 log file /var/log/zebra/zebra.log
9722                         </screen>
9723                         In Debian, I will also have to edit /etc/zebra/daemons so they start at boot:
9724                         <screen>
9725 zebra=yes
9726 ospfd=yes
9727                         </screen>
9728                         Now we have to edit ospfd.conf if you are still running IPV4 or ospf6d.conf if you run IPV6. My ospfd.conf looks like:
9729                         <screen>
9730 hostname omega
9731 password xxx
9732 enable password xxx
9734 router ospf
9735   network 192.168.0.0/24 area 0
9736   network 172.17.0.0/16 area 1
9738 ! log stdout
9739 log file /var/log/zebra/ospfd.log
9740                         </screen>
9741                         Here we instruct ospf about our network topology.
9742                 </para>
9743         </sect2>
9744         
9745         <Sect2 id="lartc.dynamic-routing.ospf.running">
9746         <Title>Running Zebra</Title>
9747                 <para>
9748                         Now, we have to start Zebra; either by hand by typing "zebra -d" or with some script like "/etc/init.d/zebra start". Then carefully watching the ospdfd logs we should see something like:
9749                         <screen>
9750 2002/12/13 22:46:24 OSPF: interface 192.168.0.1 join AllSPFRouters Multicast group.
9751 2002/12/13 22:46:34 OSPF: SMUX_CLOSE with reason: 5   
9752 2002/12/13 22:46:44 OSPF: SMUX_CLOSE with reason: 5
9753 2002/12/13 22:46:54 OSPF: SMUX_CLOSE with reason: 5   
9754 2002/12/13 22:47:04 OSPF: SMUX_CLOSE with reason: 5   
9755 2002/12/13 22:47:04 OSPF: DR-Election[1st]: Backup 192.168.0.1
9756 2002/12/13 22:47:04 OSPF: DR-Election[1st]: DR     192.168.0.1
9757 2002/12/13 22:47:04 OSPF: DR-Election[2nd]: Backup 0.0.0.0
9758 2002/12/13 22:47:04 OSPF: DR-Election[2nd]: DR     192.168.0.1
9759 2002/12/13 22:47:04 OSPF: interface 192.168.0.1 join AllDRouters Multicast group.
9760 2002/12/13 22:47:06 OSPF: DR-Election[1st]: Backup 192.168.0.2
9761 2002/12/13 22:47:06 OSPF: DR-Election[1st]: DR     192.168.0.1
9762 2002/12/13 22:47:06 OSPF: Packet[DD]: Negotiation done (Slave).
9763 2002/12/13 22:47:06 OSPF: nsm_change_status(): scheduling new router-LSA origination
9764 2002/12/13 22:47:11 OSPF: ospf_intra_add_router: Start
9765                         </screen>
9766                         Ignore the SMUX_CLOSE message by now, since it's about SNMP. We can see that 192.168.0.1 is the <emphasis>Designated Router</emphasis> and 192.168.0.2 is the <emphasis>Backup Designated Router</emphasis>
9767                 </para>
9769                 <para>
9770                         We can also interact with the zebra or the ospfd interface by executing:
9771                         <screen>
9772 <prompt>$ </prompt>telnet localhost zebra
9773 <prompt>$ </prompt>telnet localhost ospfd
9774                         </screen>
9776                         Let's see how to view if the routes are propagating, log into zebra and type:
9777                         
9778                         <screen>
9779 root@atlantis:~# telnet localhost zebra
9780 Trying 127.0.0.1...
9781 Connected to atlantis.
9782 Escape character is '^]'.
9784 Hello, this is zebra (version 0.92a).
9785 Copyright 1996-2001 Kunihiro Ishiguro.
9787 User Access Verification
9789 Password: 
9790 atlantis&gt; show ip route
9791 Codes: K - kernel route, C - connected, S - static, R - RIP, O - OSPF,
9792        B - BGP, &gt; - selected route, * - FIB route
9794 K>* 0.0.0.0/0 via 192.168.0.1, eth1
9795 C>* 127.0.0.0/8 is directly connected, lo
9796 O   172.17.0.0/16 [110/10] is directly connected, eth0, 06:21:53
9797 C>* 172.17.0.0/16 is directly connected, eth0
9798 O   192.168.0.0/24 [110/10] is directly connected, eth1, 06:21:53
9799 C>* 192.168.0.0/24 is directly connected, eth1
9800 atlantis&gt; show ip ospf border-routers
9801 ============ OSPF router routing table =============
9802 R    192.168.0.253         [10] area: (0.0.0.0), ABR
9803                            via 192.168.0.253, eth1
9804                                  [10] area: (0.0.0.1), ABR
9805                            via 172.17.0.2, eth0
9806                         </screen>
9807                         Or with iproute directly:
9808                         <screen>
9809 root@omega:~# ip route
9810 212.170.21.128/26 dev eth0  proto kernel  scope link  src 212.170.21.172 
9811 192.168.0.0/24 dev eth1  proto kernel  scope link  src 192.168.0.1 
9812 172.17.0.0/16 via 192.168.0.2 dev eth1  proto zebra  metric 20 
9813 default via 212.170.21.129 dev eth0  proto zebra 
9814 root@omega:~# 
9815                         </screen>
9816                         We can see the zebra routes, that weren't there before. It's really nice to see routes appearing just a few seconds after you start zebra and ospfd. You can check connectivity to other hosts with ping. Zebra routes are automatic, you can just add another router to the network, configure zebra, and voila!
9817                 </para>
9818                 
9819                 <para>
9820                         Hint: You can use:
9821                         <screen>
9822 tcpdump -i eth1 ip[9] == 89
9823                         </screen>
9824                         To capture OSPF packets for analysis. OSPF ip protocol number is 89, and the protocol field is the 9th octet on the ip header.
9825                 </para>
9826                 
9827                 <para>
9828                         OSPF has a lot of tunable parameters, specially for large networks. In further ampliations of the howto we will show some methodologies for fine tunning OSPF.
9829                 </para>
9830         </sect2>
9831 </Sect1>  
9833 <Sect1 id="lartc.dynamic-routing.bgp">
9834 <Title>Setting up BGP4 with Zebra</Title>
9836 <para>
9837 The Border Gateway Protocol Version 4 (BGP4) is a dynamic routing
9838 protocol described in RFC 1771. It allows the distribution of
9839 reachability information, i.e. routing tables, to other BGP4
9840 enabled nodes. It can either be used as EGP or IGP, in EGP mode
9841 each node must have its own Autonomous System (AS) number.
9842 BGP4 supports Classless Inter Domain Routing (CIDR) and route
9843 aggregation (merge multiple routes into one).
9844 </para>
9846 <Sect2 id="lartc.dynamic-routing.bgp.netmap">
9847 <Title>Network Map (Example)</Title>
9849 <para>
9850 The following network map is used for further examples. AS 1 and 50
9851 have more neighbors but we only need to configure 1 and 50 as our
9852 neighbor. The nodes itself communicate over tunnels in this example
9853 but that is not a must.
9854 </para>
9856 <para>
9857 Note: The AS numbers used in this example are reserved, please
9858 get your own AS from RIPE if you set up official peerings.
9859 </para>
9861 <screen>
9862           --------------------
9863           | 192.168.23.12/24 |
9864           |    AS: 23        |
9865           --------------------
9866             /             \
9867            /               \
9868           /                 \
9869 ------------------       ------------------
9870 | 192.168.1.1/24 |-------| 10.10.1.1/16   |
9871 |    AS: 1       |       |    AS: 50      |
9872 ------------------       ------------------
9873 </screen>
9875 </Sect2>
9877 <Sect2 id="lartc.dynamic-routing.bgp.config">
9878 <Title>Configuration (Example)</Title>
9880 <para>
9881 The following configuration is written for node 192.168.23.12/24,
9882 it is easy to adapt it for the other nodes.
9883 </para>
9885 <para>
9886 It starts with some general stuff like hostname, passwords and
9887 debug switches:
9888 </para>
9890 <screen>
9891 ! hostname
9892 hostname anakin
9894 ! login password
9895 password xxx
9897 ! enable password (super user mode)
9898 enable password xxx
9900 ! path to logfile
9901 log file /var/log/zebra/bgpd.log
9903 ! debugging: be verbose (can be removed afterwards)
9904 debug bgp events
9905 debug bgp filters
9906 debug bgp fsm
9907 debug bgp keepalives
9908 debug bgp updates
9909 </screen>
9911 <para>
9912 Access list, used to limit the redistribution to 
9913 private networks (RFC 1918).
9914 </para>
9916 <screen>
9917 ! RFC 1918 networks
9918 access-list local_nets permit 192.168.0.0/16
9919 access-list local_nets permit 172.16.0.0/12
9920 access-list local_nets permit 10.0.0.0/8
9921 access-list local_nets deny any
9922 </screen>
9924 <para>
9925 Next step is to do the per AS configuration:
9926 </para>
9928 <screen>
9929 ! Own AS number
9930 router bgp 23
9932     ! IP address of the router
9933     bgp router-id 192.168.23.12
9935     ! announce our own network to other neighbors
9936     network 192.168.23.0/24
9938     ! advertise all connected routes (= directly attached interfaces)
9939     redistribute connected
9941     ! advertise kernel routes (= manually inserted routes)
9942     redistribute kernel
9943 </screen>
9945 <para>
9946 Every 'router bgp' block contains a list of neighbors to which
9947 the router is connected to:
9948 </para>
9950 <screen>
9951     neighbor 192.168.1.1 remote-as 1
9952     neighbor 192.168.1.1 distribute-list local_nets in
9953     neighbor 10.10.1.1   remote-as 50
9954     neighbor 10.10.1.1   distribute-list local_nets in
9955 </screen>
9957 </Sect2>
9959 <Sect2>
9960 <Title>Checking Configuration</Title>
9962 <para>
9963 Note: vtysh is a multiplexer and connects all the Zebra interfaces
9964 together.
9965 </para>
9967 <screen>
9968 anakin# sh ip bgp summary 
9969 BGP router identifier 192.168.23.12, local AS number 23
9970 2 BGP AS-PATH entries
9971 0 BGP community entries
9973 Neighbor        V    AS MsgRcvd MsgSent   TblVer  InQ OutQ Up/Down  State/PfxRcd
9974 10.10.0.1       4    50      35      40        0    0    0 00:28:40        1
9975 192.168.1.1     4     1   27574   27644        0    0    0 03:26:04       14
9977 Total number of neighbors 2
9978 anakin#
9979 anakin# sh ip bgp neighbors 10.10.0.1
9980 BGP neighbor is 10.10.0.1, remote AS 50, local AS 23, external link
9981   BGP version 4, remote router ID 10.10.0.1
9982   BGP state = Established, up for 00:29:01
9983   ....
9984 anakin#
9985 </screen>
9987 <para>
9988 Let's see which routes we got from our neighbors:
9989 </para>
9991 <screen>
9992 anakin# sh ip ro bgp 
9993 Codes: K - kernel route, C - connected, S - static, R - RIP, O - OSPF,
9994        B - BGP, > - selected route, * - FIB route
9996 B>* 172.16.0.0/14 [20/0] via 192.168.1.1, tun0, 2d10h19m
9997 B>* 172.30.0.0/16 [20/0] via 192.168.1.1, tun0, 10:09:24
9998 B>* 192.168.5.10/32 [20/0] via 192.168.1.1, tun0, 2d10h27m
9999 B>* 192.168.5.26/32 [20/0] via 192.168.1.1, tun0, 10:09:24
10000 B>* 192.168.5.36/32 [20/0] via 192.168.1.1, tun0, 2d10h19m
10001 B>* 192.168.17.0/24 [20/0] via 192.168.1.1, tun0, 3d05h07m
10002 B>* 192.168.17.1/32 [20/0] via 192.168.1.1, tun0, 3d05h07m
10003 B>* 192.168.32.0/24 [20/0] via 192.168.1.1, tun0, 2d10h27m
10004 anakin#
10005 </screen>
10007 </Sect2>
10009 </Sect1>
10011 </chapter>
10014 <chapter id="lartc.other"
10015   xreflabel="Other possibilities">
10016   <Title>Other possibilities</Title>
10018 <Para>
10019 This chapter is a list of projects having to do with advanced Linux routing
10020 &amp; traffic shaping. Some of these links may deserve chapters of their
10021 own, some are documented very well of themselves, and don't need more HOWTO.
10022 </Para>
10024 <Para>
10025 <VariableList>
10027 <VarListEntry>
10028 <Term>802.1Q VLAN Implementation for Linux <ULink
10029 URL="http://scry.wanfear.com/~greear/vlan.html"
10030 >(site)</ULink
10031 ></Term>
10032 <ListItem>
10033 <Para>
10034 VLANs are a very cool way to segregate your
10035 networks in a more virtual than physical way. Good information on VLANs can
10036 be found <ULink
10037 URL="ftp://ftp.netlab.ohio-state.edu/pub/jain/courses/cis788-97/virtual_lans/index.htm"
10038 >here</ULink
10039 >. With this implementation, you can have your Linux box talk
10040 VLANs with machines like Cisco Catalyst, 3Com: &lcub;Corebuilder, Netbuilder II,
10041 SuperStack II switch 630&rcub;, Extreme Ntwks Summit 48, Foundry: &lcub;ServerIronXL,
10042 FastIron&rcub;.
10043 </Para>
10045 <Para>
10046 A great HOWTO about VLANs can be found <ULink
10047 URL="http://scry.wanfear.com/~greear/vlan/cisco_howto.html"
10048 >here</ULink
10050 </Para>
10052 <Para>
10053 Update: has been included in the kernel as of 2.4.14 (perhaps 13).
10054 </Para></ListItem>
10055 </VarListEntry>
10056 <VarListEntry>
10057 <Term>Alternate 802.1Q VLAN Implementation for Linux <ULink
10058 URL="http://vlan.sourceforge.net "
10059 >(site)</ULink
10060 ></Term>
10061 <ListItem>
10062 <Para>
10063 Alternative VLAN implementation for linux. This project was started out of
10064 disagreement with the 'established' VLAN project's architecture and coding
10065 style, resulting in a cleaner overall design.
10066 </Para></ListItem>
10067 </VarListEntry>
10068 <VarListEntry>
10069 <Term>Linux Virtual Server <ULink
10070 URL="http://www.LinuxVirtualServer.org/"
10071 >(site)</ULink
10072 ></Term>
10073 <ListItem>
10074 <Para>
10075 These people are brilliant. The Linux Virtual Server is a highly scalable and
10076 highly available server built on a cluster of real servers, with the load
10077 balancer running on the Linux operating system. The architecture of the
10078 cluster is transparent to end users. End users only see a single virtual
10079 server.
10080 </Para>
10082 <Para>
10083 In short whatever you need to load balance, at whatever level of traffic, LVS
10084 will have a way of doing it. Some of their techniques are positively evil!
10085 For example, they let several machines have the same IP address on a
10086 segment, but turn off ARP on them. Only the LVS machine does ARP - it then
10087 decides which of the backend hosts should handle an incoming packet, and
10088 sends it directly to the right MAC address of the backend server. Outgoing
10089 traffic will flow directly to the router, and not via the LVS machine, which
10090 does therefore not need to see your 5Gbit/s of content flowing to the world,
10091 and cannot be a bottleneck.
10092 </Para>
10094 <Para>
10095 The LVS is implemented as a kernel patch in Linux 2.0 and 2.2, but as a
10096 Netfilter module in 2.4/2.5, so it does not need kernel patches! Their 2.4
10097 support is still in early development, so beat on it and give feedback or
10098 send patches.
10099 </Para></ListItem>
10100 </VarListEntry>
10101 <VarListEntry>
10102 <Term>CBQ.init <ULink
10103 URL="ftp://ftp.equinox.gu.net/pub/linux/cbq/"
10104 >(site)</ULink
10105 ></Term>
10106 <ListItem>
10107 <Para>
10108 Configuring CBQ can be a bit daunting, especially if all you want to do is
10109 shape some computers behind a router. CBQ.init can help you configure Linux
10110 with a simplified syntax.
10111 </Para>
10113 <Para>
10114 For example, if you want all computers in your 192.168.1.0/24 subnet
10115 (on 10mbit eth1) to be limited to 28kbit/s download speed, put
10116 this in the CBQ.init configuration file:
10117 </Para>
10119 <Para>
10121 <Screen>
10122 DEVICE=eth1,10Mbit,1Mbit
10123 RATE=28Kbit
10124 WEIGHT=2Kbit
10125 PRIO=5
10126 RULE=192.168.1.0/24
10127 </Screen>
10129 </Para>
10131 <Para>
10132 By all means use this program if the 'how and why' don't interest you.
10133 We're using CBQ.init in production and it works very well. It can even do
10134 some more advanced things, like time dependent shaping. The documentation is
10135 embedded in the script, which explains why you can't find a README.
10136 </Para></ListItem>
10137 </VarListEntry>
10138 <VarListEntry>
10139 <Term>Chronox easy shaping scripts <ULink
10140 URL="http://www.chronox.de"
10141 >(site)</ULink
10142 ></Term>
10143 <ListItem>
10144 <Para>
10145 Stephan Mueller (smueller@chronox.de) wrote two useful scripts, 'limit.conn'
10146 and 'shaper'. The first one allows you to easily throttle a single download
10147 session, like this:
10148 </Para>
10150 <Para>
10152 <Screen>
10153 # limit.conn -s SERVERIP -p SERVERPORT -l LIMIT
10154 </Screen>
10156 </Para>
10158 <Para>
10159 It works on Linux 2.2 and 2.4/2.5.
10160 </Para>
10162 <Para>
10163 The second script is more complicated, and can be used to make lots of
10164 different queues based on iptables rules, which are used to mark packets
10165 which are then shaped.
10166 </Para></ListItem>
10167 </VarListEntry>
10169 <VarListEntry>
10170 <Term>Virtual Router
10171 Redundancy Protocol implementation (
10172 <ULink URL="http://off.net/~jme/vrrpd/">site1</ULink>,
10173 <ULink URL="http://www.imagestream.com/VRRP.html">site2</ULink>
10174 )</Term>
10175 <ListItem>
10176 <Para>
10177 FIXME: This link died, anybody know where it went?
10178 </para>
10179 <para>
10180 This is purely for redundancy. Two machines with their own IP address and
10181 MAC Address together create a third IP Address and MAC Address, which is
10182 virtual. Originally intended purely for routers, which need constant MAC
10183 addresses, it also works for other servers.
10184 </Para>
10186 <Para>
10187 The beauty of this approach is the incredibly easy configuration. No kernel
10188 compiling or patching required, all userspace.
10189 </Para>
10191 <Para>
10192 Just run this on all machines participating in a service:
10194 <Screen>
10195 # vrrpd -i eth0 -v 50 10.0.0.22
10196 </Screen>
10198 </Para>
10200 <Para>
10201 And you are in business! 10.0.0.22 is now carried by one of your servers,
10202 probably the first one to run the vrrp daemon. Now disconnect that computer
10203 from the network and very rapidly one of the other computers will assume the
10204 10.0.0.22 address, as well as the MAC address.
10205 </Para>
10207 <Para>
10208 I tried this over here and had it up and running in 1 minute. For some
10209 strange reason it decided to drop my default gateway, but the -n flag
10210 prevented that.
10211 </Para>
10213 <Para>
10214 This is a 'live' fail over:
10215 </Para>
10217 <Para>
10219 <Screen>
10220 64 bytes from 10.0.0.22: icmp_seq=3 ttl=255 time=0.2 ms
10221 64 bytes from 10.0.0.22: icmp_seq=4 ttl=255 time=0.2 ms
10222 64 bytes from 10.0.0.22: icmp_seq=5 ttl=255 time=16.8 ms
10223 64 bytes from 10.0.0.22: icmp_seq=6 ttl=255 time=1.8 ms
10224 64 bytes from 10.0.0.22: icmp_seq=7 ttl=255 time=1.7 ms
10225 </Screen>
10227 </Para>
10229 <Para>
10230 Not *one* ping packet was lost! Just after packet 4, I disconnected my P200
10231 from the network, and my 486 took over, which you can see from the higher
10232 latency.
10233 </Para></ListItem>
10234 </VarListEntry>
10237 <VarListEntry>
10238 <Term>tc-config
10239 <ULink URL="http://slava.local.nsys.by/projects/tc_config/">(site)</ULink>
10240 </Term>
10241 <ListItem>
10242 <Para>
10243 tc_config is set of scripts for linux 2.4+ traffic control
10244 configuration on RedHat systems and (hopefully) derivatives
10245 (linux 2.2.X with ipchains is obsotete).
10246 Uses cbq qdisc as root one, and sfq qdisc at leafs.
10247 </Para>
10248 <Para>
10249 Includes snmp_pass utility for getting stats on traffic control via snmp.
10250 FIXME: Write
10251 </Para>
10252 </ListItem>
10253 </VarListEntry>
10255 </VariableList>
10256 </Para>
10258 </chapter>
10260 <chapter id="lartc.further">
10261   <Title>Further reading</Title>
10263 <Para>
10264 <VariableList>
10266 <VarListEntry>
10267 <Term><ULink
10268 URL="http://snafu.freedom.org/linux2.2/iproute-notes.html"
10269 >http://snafu.freedom.org/linux2.2/iproute-notes.html</ULink
10270 ></Term>
10271 <ListItem>
10272 <Para>
10273 Contains lots of technical information, comments from the kernel
10274 </Para></ListItem>
10275 </VarListEntry>
10276 <VarListEntry>
10277 <Term><ULink
10278 URL="http://www.davin.ottawa.on.ca/ols/"
10279 >http://www.davin.ottawa.on.ca/ols/</ULink
10280 ></Term>
10281 <ListItem>
10282 <Para>
10283 Slides by Jamal Hadi Salim, one of the authors of Linux traffic control
10284 </Para></ListItem>
10285 </VarListEntry>
10286 <VarListEntry>
10287 <Term><ULink
10288 URL="http://defiant.coinet.com/iproute2/ip-cref/"
10289 >http://defiant.coinet.com/iproute2/ip-cref/</ULink
10290 ></Term>
10291 <ListItem>
10292 <Para>
10293 HTML version of Alexey's LaTeX documentation - explains part of iproute2 in
10294 great detail
10295 </Para></ListItem>
10296 </VarListEntry>
10297 <VarListEntry>
10298 <Term><ULink
10299 URL="http://www.aciri.org/floyd/cbq.html"
10300 >http://www.aciri.org/floyd/cbq.html</ULink
10301 ></Term>
10302 <ListItem>
10303 <Para>
10304 Sally Floyd has a good page on CBQ, including her original papers. None of
10305 it is Linux specific, but it does a fair job discussing the theory and uses
10306 of CBQ.
10307 Very technical stuff, but good reading for those so inclined. 
10308 </Para></ListItem>
10309 </VarListEntry>
10310 <VarListEntry>
10311 <Term>Differentiated Services on Linux</Term>
10312 <ListItem>
10313 <Para>
10314 This <ULink
10315 URL="ftp://icaftp.epfl.ch/pub/linux/diffserv/misc/dsid-01.txt.gz"
10316 >document</ULink
10317 > by Werner Almesberger, Jamal Hadi Salim and Alexey
10318 Kuznetsov describes DiffServ facilities in the Linux kernel, amongst which
10319 are TBF, GRED, the DSMARK qdisc and the tcindex classifier.
10320 </Para></ListItem>
10321 </VarListEntry>
10322 <VarListEntry>
10323 <Term><ULink
10324 URL="http://ceti.pl/~kravietz/cbq/NET4_tc.html"
10325 >http://ceti.pl/~kravietz/cbq/NET4_tc.html</ULink
10326 ></Term>
10327 <ListItem>
10328 <Para>
10329 Yet another HOWTO, this time in Polish! You can copy/paste command lines
10330 however, they work just the same in every language. The author is
10331 cooperating with us and may soon author sections of this HOWTO.
10332 </Para></ListItem>
10333 </VarListEntry>
10334 <VarListEntry>
10335 <Term><ULink
10336 URL="http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/product/software/ios111/cc111/car.htm"
10337 >IOS Committed Access Rate</ULink
10338 ></Term>
10339 <ListItem>
10340 <Para>
10341 <Anchor id="CAR">
10342 From the helpful folks of Cisco who have the laudable habit of putting
10343 their documentation online. Cisco syntax is different but the concepts are
10344 the same, except that we can do more and do it without routers the price of
10345 cars :-)
10346 </Para></ListItem>
10347 </VarListEntry>
10348 <VarListEntry>
10349 <Term>Docum experimental site<ULink
10350 URL="http://www.docum.org"
10351 >(site)</ULink
10352 ></Term>
10353 <ListItem>
10354 <Para>
10355 Stef Coene is busy convincing his boss to sell Linux support, and so he is
10356 experimenting a lot, especially with managing bandwidth. His site has a lot
10357 of practical information, examples, tests and also points out some CBQ/tc bugs. 
10358 </Para>
10359 </ListItem>
10360 </VarListEntry>
10362 <VarListEntry>
10363 <Term>TCP/IP Illustrated, volume 1, W. Richard Stevens, ISBN 0-201-63346-9</Term>
10364 <ListItem>
10365 <Para>
10366 Required reading if you truly want to understand TCP/IP. Entertaining as
10367 well.
10368 </Para>
10369 </ListItem>
10370 </VarListEntry>
10372 <VarListEntry>
10373 <Term>Policy Routing Using Linux, Matthew G. Marsh, ISBN 0-672-32052-5</Term>
10374 <ListItem>
10375 <Para>
10376 A introduction to policy routing with lots of examples.
10377 </Para>
10378 </ListItem>
10379 </VarListEntry>
10381 <VarListEntry>
10382 <Term>Internet QoS: Architectures and Mechanisms for Quality of Service,
10383 Zheng Wang, ISBN 1-55860-608-4</Term>
10384 <ListItem>
10385 <Para>
10386 Hardcover textbook covering topics
10387 related to Quality of Service. Good for understanding basic concepts.
10388 </Para></ListItem>
10389 </VarListEntry>
10391 </VariableList> 
10392 </Para>
10394 </chapter>
10396 <chapter id="lartc.ack">
10397 <Title>Acknowledgements </Title>
10399 <Para>
10401 It is our goal to list everybody who has contributed to this HOWTO, or
10402 helped us demystify how things work. While there are currently no plans
10403 for a Netfilter type scoreboard, we do like to recognize the people who are
10404 helping.
10405 </Para>
10407 <Para>
10409 <ItemizedList spacing="compact">
10410 <ListItem>
10412    <Para>
10413    <author><firstname>Junk</firstname><surname>Alins</surname></author>
10414    <address><email>juanjo@mat.upc.es</email></address>
10415    </Para>
10416   </ListItem>
10417   <ListItem>
10418    <Para>
10419    <author><firstname>Joe</firstname><surname>Van Andel</surname></author>
10420    </Para>
10421   </ListItem>
10423   <ListItem>
10424    <Para>
10425    <author><firstname>Michael</firstname><othername>T.</othername>
10426      <surname>Babcock</surname></author>
10427    <address><email>mbabcock@fibrespeed.net</email></address>
10428    </Para>
10429   </ListItem>
10432   <ListItem>
10433    <Para>
10434    <author><firstname>Christopher</firstname>
10435      <surname>Barton</surname></author>
10436    <address><email>cpbarton%uiuc.edu</email></address>
10437    </Para>
10438   </ListItem>
10440   <ListItem>
10441    <Para>
10442    <author><firstname>Peter</firstname>
10443      <surname>Bieringer</surname></author>
10444    <address><email>pb:bieringer.de</email></address>
10445    </Para>
10446   </ListItem>
10448   <ListItem>
10449   <Para>
10450    <author><firstname>Adam</firstname>
10451      <surname>Burke</surname></author>
10452    <address><email>aburke%crg.ee.uct.ac.za</email></address>
10453    </Para>
10454   </ListItem>
10457   <ListItem>
10458    <Para>
10459    <author><firstname>Ard</firstname><surname>van Breemen</surname></author>
10460    <address><email>ard%kwaak.net</email></address>
10461   </Para>
10462   </ListItem>
10463   <ListItem>
10464    <Para>
10465    <author><firstname>Ron</firstname><surname>Brinker</surname></author>
10466    <address><email>service%emcis.com</email></address>
10467    </Para>
10468   </ListItem>
10469   <ListItem>
10470    <Para>
10471    <author><firstname>Lukasz</firstname><surname>Bromirski</surname></author>
10472    <address><email>l.bromirski@mr0vka.eu.org</email></address>
10473    </Para>
10474   </ListItem>
10475   <ListItem>
10476    <Para>
10477    <author><firstname>Lennert</firstname><surname>Buytenhek</surname></author>
10478    <address><email>buytenh@gnu.org</email></address>
10479    </Para>
10480   </ListItem>
10481   <ListItem>
10482    <Para>
10483    <author><firstname>Esteve</firstname><surname>Camps</surname></author>
10484    <address><email>esteve@hades.udg.es</email></address>
10485    </Para>
10486   </ListItem>
10488   <ListItem>
10489    <Para>
10490    <author><firstname>Ricardo Javier</firstname><surname>Cardenes</surname></author>
10491    <address><email>ricardo%conysis.com</email></address>
10492    </Para>
10493   </ListItem>
10495   <ListItem>
10496    <Para>
10497    <author><firstname>Nelson</firstname><surname>Castillo</surname></author>
10498    <address><email>arhuaco%yahoo.com</email></address>
10499    </Para>
10500   </ListItem>
10502   <ListItem>
10503    <Para>
10504    <author><firstname>Stef</firstname><surname>Coene</surname></author>
10505    <address><email>stef.coene@docum.org</email></address>
10506    </Para>
10507   </ListItem>
10508   <ListItem>
10509    <Para>
10510    <author><firstname>Don</firstname><surname>Cohen</surname></author>
10511    <address><email>don-lartc%isis.cs3-inc.com</email></address>
10512    </Para>
10513   </ListItem>
10514   <ListItem>
10515    <Para>
10516    <author><firstname>Jonathan</firstname><surname>Corbet</surname></author>
10517    <address><email>lwn%lwn.net</email></address>
10518    </Para>
10519   </ListItem>
10520   <ListItem>
10521    <Para>
10522    <author><firstname>Gerry</firstname><surname>Creager</surname>
10523      <othername>N5JXS</othername></author>
10524    <address><email>gerry%cs.tamu.edu</email></address>
10525    </Para>
10526   </ListItem>
10527   <ListItem>
10528    <Para>
10529    <author><firstname>Marco</firstname><surname>Davids</surname></author>
10530    <address><email>marco@sara.nl</email></address>
10531    </Para>
10532   </ListItem>
10533   <ListItem>
10534    <Para>
10535    <author><firstname>Jonathan</firstname><surname>Day</surname></author>
10536    <address><email>jd9812@my-deja.com</email></address>
10537    </Para>
10538   </ListItem>
10539   <ListItem>
10540    <Para>
10541    <author><firstname>Martin</firstname><surname>Devera</surname>
10542      <othername>aka devik</othername></author>
10543    <address><email>devik@cdi.cz</email></address>
10544   </Para>
10545   </ListItem>
10547   <ListItem>
10548    <Para>
10549    <author><firstname>Hannes</firstname><surname>Ebner</surname>
10550      </author>
10551    <address><email>he%fli4l.de</email></address>
10552   </Para>
10553   </ListItem>
10555   <ListItem>
10556    <Para>
10557    <author><firstname>Derek</firstname><surname>Fawcus</surname>
10558      </author>
10559    <address><email>dfawcus%cisco.com</email></address>
10560   </Para>
10561   </ListItem>
10563   <ListItem>
10564    <Para>
10565    <author><firstname>David</firstname><surname>Fries</surname>
10566      </author>
10567    <address><email>dfries%mail.win.org</email></address>
10568   </Para>
10569   </ListItem>
10572   <ListItem>
10573    <Para>
10574    <author><firstname>Stephan</firstname><othername>"Kobold"</othername>
10575      <surname>Gehring</surname></author>
10576    <address><email>Stephan.Gehring@bechtle.de</email></address>
10577   </Para>
10578   </ListItem>
10579   <ListItem>
10580    <Para>
10581    <author><firstname>Jacek</firstname><surname>Glinkowski</surname></author>
10582    <address><email>jglinkow%hns.com</email></address>
10583   </Para>
10584   </ListItem>
10586   <ListItem>
10587    <Para>
10588    <author><firstname>Andrea</firstname><surname>Glorioso</surname></author>
10589    <address><email>sama%perchetopi.org</email></address>
10590   </Para>
10591   </ListItem>
10593   <ListItem>
10594    <Para>
10595    <author><firstname>Thomas</firstname><surname>Graf</surname></author>
10596    <address><email>tgraf%suug.ch</email></address>
10597   </Para>
10598   </ListItem>
10601   <ListItem>
10602    <Para>
10603    <author><firstname>Sandy</firstname><surname>Harris</surname></author>
10604    <address><email>sandy%storm.ca</email></address>
10605   </Para>
10606   </ListItem>
10607   <ListItem>
10608    <Para>
10609    <author><firstname>Nadeem</firstname><surname>Hasan</surname></author>
10610    <address><email>nhasan@usa.net</email></address>
10611    </Para>
10612   </ListItem>
10613   <ListItem>
10614    <Para>
10615    <author><firstname>Erik</firstname><surname>Hensema</surname></author>
10616    <address><email>erik%hensema.xs4all.nl</email></address>
10617    </Para>
10618   </ListItem>
10619   <ListItem>
10620    <Para>
10621    <author><firstname>Vik</firstname><surname>Heyndrickx</surname></author>
10622    <address><email>vik.heyndrickx@edchq.com</email></address>
10623    </Para>
10624   </ListItem>
10625   <ListItem>
10626    <Para>
10627    <author><firstname>Spauldo</firstname><surname>Da Hippie</surname></author>
10628    <address><email>spauldo%usa.net</email></address>
10629    </Para>
10630   </ListItem>
10631   <ListItem>
10632    <Para>
10633    <author><firstname>Koos</firstname><surname>van den Hout</surname></author>
10634    <address><email>koos@kzdoos.xs4all.nl</email></address>
10635    </Para>
10636   </ListItem>
10638   <ListItem>
10640 <Para>
10641 Stefan Huelbrock &lt;shuelbrock%datasystems.de&gt;
10642 </Para>
10643 </ListItem>
10645   <ListItem>
10646    <Para>
10647    <author><firstname>Ayotunde</firstname><surname>Itayemi</surname></author>
10648    <address><email>aitayemi:metrong.com</email></address>
10649    </Para>
10650   </ListItem>
10653 <ListItem>
10655 <Para>
10656 Alexander W. Janssen &lt;yalla%ynfonatic.de&gt;
10657 </Para>
10658 </ListItem>
10659 <ListItem>
10661 <para>
10662 Andreas Jellinghaus &lt;aj%dungeon.inka.de&gt;
10663 </para>
10664 </listitem>
10666 <listitem>
10667 <Para>
10668 Gareth John &lt;gdjohn%zepler.org&gt;
10669 </Para>
10670 </ListItem>
10672   <ListItem>
10673    <Para>
10674    <author><firstname>Dave</firstname><surname>Johnson</surname></author>
10675    <address><email>dj@www.uk.linux.org</email></address>
10676    </Para>
10677   </ListItem>
10680 <ListItem>
10682 <Para>
10683 Martin Josefsson &lt;gandalf%wlug.westbo.se&gt;
10684 </Para>
10685 </ListItem>
10687 <ListItem>
10688 <Para>
10689 Andi Kleen &lt;ak%suse.de&gt;
10690 </Para>
10691 </ListItem>
10693 <ListItem>
10694 <Para>
10695 Andreas J. Koenig &lt;andreas.koenig%anima.de&gt;
10696 </Para>
10697 </ListItem>
10699 <ListItem>
10700 <Para>
10701 Pawel Krawczyk &lt;kravietz%alfa.ceti.pl&gt;
10702 </Para>
10703 </ListItem>
10705 <ListItem>
10706 <Para>
10707 Amit Kucheria &lt;amitk@ittc.ku.edu&gt;
10708 </Para>
10709 </ListItem>
10710   
10711 <ListItem>
10712 <Para>
10713 <author><firstname>Pedro</firstname><surname>Larroy</surname></author>
10714 <address><email>piotr%member.fsf.org</email></address>
10715 <ItemizedList>
10716 <ListItem>
10717 <para>
10718 Chapter 15, section 10: Example of a full nat solution with QoS
10719 </para>
10720 </ListItem>
10722 <ListItem>
10723 <para>
10724 Chapter 17, section 1: Setting up OSPF with Zebra
10725 </para>
10726 </ListItem>
10727 </ItemizedList>
10728 </Para>
10729 </ListItem>
10731 <ListItem>
10732 <Para>
10733 Edmund Lau &lt;edlau%ucf.ics.uci.edu&gt;
10734 </Para>
10735 </ListItem>
10737 <ListItem>
10738 <Para>
10739 Philippe Latu &lt;philippe.latu%linux-france.org&gt;
10740 </Para>
10741 </ListItem>
10742 <ListItem>
10743 <Para>
10744 Arthur van Leeuwen &lt;arthurvl%sci.kun.nl&gt;
10745 </Para>
10746 </ListItem>
10748 <ListItem>
10749 <Para>
10750 <author><firstname>Jose Luis Domingo</firstname><surname>Lopez</surname>
10751  </author>
10752 <address><email>jdomingo@24x7linux.com</email></address>
10753 </Para>
10754 </ListItem>
10757   <ListItem>
10758    <Para>
10759    <author><firstname>Robert</firstname><surname>Lowe</surname>
10760      </author>
10761    <address><email>robert.h.lowe@lawrence.edu</email></address>
10762   </Para>
10763   </ListItem>
10766 <ListItem>
10767 <Para>
10768 Jason Lunz &lt;j@cc.gatech.edu&gt;
10769 </Para>
10770 </ListItem>
10772 <ListItem>
10773 <Para>
10774 Stuart Lynne &lt;sl@fireplug.net&gt;
10775 </Para>
10776 </ListItem>
10778 <ListItem>
10779 <Para>
10780 Alexey Mahotkin &lt;alexm@formulabez.ru&gt;
10781 </Para>
10782 </ListItem>
10783 <ListItem>
10785 <Para>
10786 Predrag Malicevic &lt;pmalic@ieee.org&gt;
10787 </Para>
10788 </ListItem>
10789 <listitem>
10790 <para>
10791 Patrick McHardy &lt;kaber@trash.net&gt;
10792 </para>
10793 </ListItem>
10795 <ListItem>
10798 <Para>
10799 Andreas Mohr &lt;andi%lisas.de&gt;
10800 </Para>
10801 </ListItem>
10803 <listitem>
10804 <para>James Morris &lt;jmorris@intercode.com.au&gt;
10805 </para></listitem>
10808 <ListItem>
10809 <Para>
10810 Andrew Morton &lt;akpm%zip.com.au&gt;
10811 </Para>
10812 </ListItem>
10814 <ListItem>
10815 <Para>
10816 Wim van der Most 
10817 </Para>
10818 </ListItem>
10819 <ListItem>
10821 <Para>
10822 Stephan Mueller &lt;smueller@chronox.de&gt;
10823 </Para>
10824 </ListItem>
10825 <ListItem>
10827 <Para>
10828 Togan Muftuoglu &lt;toganm%yahoo.com&gt;
10829 </Para>
10830 </ListItem>
10831 <ListItem>
10834 <Para>
10835 Chris Murray &lt;cmurray@stargate.ca&gt;
10836 </Para>
10837 </ListItem>
10838 <ListItem>
10840 <Para>
10841 Takeo NAKANO &lt;nakano@apm.seikei.ac.jp&gt;
10842 </Para>
10843 </ListItem>
10844 <ListItem>
10847 <Para>
10848 Patrick Nagelschmidt &lt;dto%gmx.net&gt;
10849 </Para>
10850 </ListItem>
10851 <ListItem>
10853 <Para>
10854 Ram Narula &lt;ram@princess1.net&gt;
10855 </Para>
10856 </ListItem>
10857 <ListItem>
10859 <Para>
10860 Jorge Novo &lt;jnovo@educanet.net&gt;
10861 </Para>
10862 </ListItem>
10863 <ListItem>
10865 <Para>
10866 Patrik &lt;ph@kurd.nu&gt;
10867 </Para>
10868 </ListItem>
10870 <listitem>
10871 <para>
10872 P&aacute;l Osgy&aacute;ny &lt;oplab%westel900.net&gt;
10873 </para>
10874 </listitem>
10876 <ListItem>
10878 <Para>
10879 Lutz Pre&szlig;ler &lt;Lutz.Pressler%SerNet.DE&gt;
10880 </Para>
10881 </ListItem>
10882 <ListItem>
10884 <Para>
10885 Jason Pyeron &lt;jason%pyeron.com&gt;
10886 </Para>
10887 </ListItem>
10889 <ListItem>
10890 <Para>
10891 Rod Roark &lt;rod%sunsetsystems.com&gt;
10892 </Para>
10893 </ListItem>
10895 <ListItem>
10896 <Para>
10897 Pavel Roskin &lt;proski@gnu.org&gt;
10898 </Para>
10899 </ListItem>
10902 <ListItem>
10903 <Para>
10904 Rusty Russell &lt;rusty%rustcorp.com.au&gt;
10905 </Para>
10906 </ListItem>
10908 <ListItem>
10909 <Para>
10910 Mihai RUSU &lt;dizzy%roedu.net&gt;
10911 </Para>
10912 </ListItem>
10914 <ListItem>
10915 <Para>
10916 Rob Pitman &lt;rob%pitman.co.za&gt;
10917 </Para>
10918 </ListItem>
10921 <ListItem>
10923 <Para>
10924 Jamal Hadi Salim &lt;hadi%cyberus.ca&gt;
10925 </Para>
10926 </ListItem>
10928 <ListItem>
10929 <Para>
10930 Ren&eacute; Serral &lt;rserral%ac.upc.es&gt; 
10931 </Para>
10932 </ListItem>
10935 <ListItem>
10936 <Para>
10937 David Sauer &lt;davids%penguin.cz&gt;
10938 </Para>
10939 </ListItem>
10940 <ListItem>
10942 <Para>
10943 Sheharyar Suleman Shaikh &lt;sss23@drexel.edu&gt;
10944 </Para>
10945 </ListItem>
10946 <ListItem>
10948 <Para>
10949 Stewart Shields &lt;MourningBlade%bigfoot.com&gt;
10950 </Para>
10951 </ListItem>
10952 <ListItem>
10954 <Para>
10955 Nick Silberstein &lt;nhsilber%yahoo.com&gt;
10956 </Para>
10957 </ListItem>
10958 <ListItem>
10960 <Para>
10961 Konrads Smelkov &lt;konrads@interbaltika.com&gt;
10962 </Para>
10963 </ListItem>
10964 <ListItem>
10966 <Para>
10967 <author><firstname>William</firstname><surname>Stearns</surname></author>
10968 <address><email>wstearns@pobox.com</email></address>
10969 </Para>
10970 </ListItem>
10972 <ListItem>
10973 <Para>
10974 Andreas Steinmetz &lt;ast%domdv.de&gt;
10975 </Para>
10976 </ListItem>
10978 <ListItem>
10979 <Para>
10980 Matthew Strait &lt;straitm%mathcs.carleton.edu&gt;
10981 </Para>
10982 </ListItem>
10984 <ListItem>
10985 <Para>
10986 Jason Tackaberry &lt;tack@linux.com&gt;
10987 </Para>
10988 </ListItem>
10990 <ListItem>
10991 <Para>
10992 Charles Tassell &lt;ctassell%isn.net&gt;
10993 </Para>
10994 </ListItem>
10996 <listitem>
10997 <para>Jason Thomas &lt;jason5intology.com.au&gt;
10998 </para>
10999 </ListItem>
11001 <ListItem>
11002 <Para>
11003 Glen Turner &lt;glen.turner%aarnet.edu.au&gt;
11004 </Para>
11005 </ListItem>
11007 <ListItem>
11008 <Para>
11009 Tea Sponsor: Eric Veldhuyzen &lt;eric%terra.nu&gt; 
11010 </Para>
11011 </ListItem>
11013 <listitem>
11014 <para>
11015 Thomas Walpuski &lt;thomas%bender.thinknerd.de&gt;
11016 </para>
11017 </listitem>
11020 <ListItem>
11021 <Para>
11022 Song Wang &lt;wsong@ece.uci.edu&gt;
11023 </Para>
11024 </ListItem>
11026 <ListItem>
11027 <Para>
11028 Frank v Waveren &lt;fvw@var.cx&gt;
11029 </Para>
11030 </ListItem>
11033   <ListItem>
11034    <Para>
11035    <author><firstname>Chris</firstname><surname>Wilson</surname></author>
11036    <address><email>chris@netservers.co.uk</email></address>
11037    </Para>
11038   </ListItem>
11040   <ListItem>
11041    <Para>
11042    <author><firstname>Lazar</firstname><surname>Yanackiev</surname></author>
11043    <address><email>Lyanackiev%gmx.net</email></address>
11044    </Para>
11045   </ListItem>
11048 </ItemizedList>
11050 </Para>
11052 </chapter>
11054 </Book>